詹姆斯韦伯太空望远镜在“失败的恒星”上发现神秘极光的暗示

By Robert Lea

2024/1/13

James Webb Space Telescope

 “我们已经在附近有一颗能加热平流层恒星的行星上看到这种现象，但在一个没有明显外部热源的天体上看它是疯狂的”。

艺术家的有一个极光的褐矮星的描画。最近用詹姆斯韦伯太空望远镜的科学家发现了这样一个宇宙天体的证据。 (Image credit: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI))

用美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜，天文学家已经发现了一颗显示拥有一个极光的迹象的“失败的恒星”或褐矮星。

极光更熟悉为北极光和南极光，它们被来自太阳击中地球大气层中分子的带电粒子造成。它们通常只被在高纬度看到，因为我们星球的磁层将这些粒子溜向两极。

在我们太阳系中围绕其他行星极光已经被发现，诸如木星和土星，甚至在木星的木卫一和土星的土卫二活跃的卫星上。所有这些光秀很可能被带电太阳粒子的轰击造成。因此新发现的围绕编号为W1935距离地球40多光年的褐矮星的明显极光是神秘的。对它附近没有恒星可能正在提供点火它的带电粒子。

褐矮星比气态巨行星更大，比恒星更小但像恒星一样从坍塌的气体和尘埃云形成。这意味着大多数褐矮星往往被从恒星隔离，就像W1935一样。

它们得到它们的略不公平的绰号 “失败的恒星”，因为它们没有足够的质量来触发在它们心脏的氢到氦的为恒星提供动力过程的核聚变，至少在它们的主序星生命周期中。

来自褐矮星W1935的甲烷发射，表明一个可能极光的存在。 (Image credit: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI))

在W1935上的潜在极光被詹姆斯韦伯太空望远镜发现来自甲烷的红外辐射指示。当在木星和土星上像这样的甲烷发射被看到时它们是大气层随带电粒子鞭打磁力场线并击中大气层粒子加热也创造极光的结果。因此，研究小组认为这同样适用到这颗被孤立的褐矮星。

因缺乏一个外部太阳风来造成褐矮星的可能极光，研究小组相信在褐矮星内发生一些内部过程为它的大气层提供能量。或者星际等离子体可能正在击中W1935，或者褐矮星可能没有完全被隔离并且可能正在接收来自一个附近活跃卫星的粒子涌入。

詹姆斯韦伯太空望远镜与2颗褐矮星玩发现区别

 由美国自然历史博物馆天文学家杰基·法赫蒂领导的科学家团队在用詹姆斯韦伯太空望远镜调查12颗褐矮星时做出了这一发现。

在这些中是两颗非常相似的褐矮星W1935和W2220，这台价值100亿美元的望远镜发现了彼此是接近克隆的，共享相似的温度和亮度以及近乎相同的水、氨、一氧化碳和二氧化碳组成。

然而，W1935与它的近孪生差异在有正在发射红外光的甲烷。在W2220上，同样的化合物正在吸收光。

法赫蒂在一份声明中说，“我们期望来看到甲烷，因为甲烷是遍布这些褐矮星的。但不是正在吸收光而是我们看到刚好相反的：甲烷正在辉光，我的第一个想法是这到底是怎么回事？为什么甲烷发射出自这个天体？”

建模褐矮星的大气层来确定甲烷发射的原因，研究小组发现了W2220的大气层随着高度冷却，但W1935的大气层似乎正在体验一个在更高的高度看它的大气层加热起来的温度反转。

英国赫特福德大学的研究首席建模师本布宁汉在同一份声明中说 ，“这种温度反转真的正在困惑，我们已经在附近有一颗能加热平流层恒星的行星上看到过这种现象，但在一个没有明显外部热源的天体上看到它是疯狂的”。

这导致研究小组转向木星和土星寻求一个解释，发现温度反转在这些太阳系气态巨行星的大气中也是突出的。这方面的主要理论是加热被正在创造一个极光的相同的过程加热。

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极光之前已经被用来解释褐矮星的不寻常质，例如来自这些失败恒星的更温暖例子的无线电发射。然而，詹姆斯韦伯太空望远镜的W1935的观测代表第一次来自一个褐矮星的表明一个极光的甲烷发射已经被发现。
    法赫蒂总结道，“用W1935，我们现在有一个没有任何恒星辐射来帮助解释的太阳系现象的壮观延伸，用詹姆斯韦伯太空望远镜我们能真的'打开'在化学上的盖子并解开超越我们太阳系的极光过程多相似或多不同”。

法赫蒂本周在新奥尔良举行的美国天文学会第243次会议上提交了该团队的工作。