詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在褐矮星上發現神秘極光的跡象 _太空

藝術家的插圖與極光的褐矮星。最近，使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的科學家們發現了這樣一個宇宙天體的證據。(圖片來源:美國國家航空航天局、歐空局、加空局、Leah Hustak (STScI))
據美國太空網（羅伯特·李）：使用美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST) ，天文學家已經發現了一顆“失敗的恒星”或褐矮星，顯示出擁有極光的跡象。
極光與北極光和南極光更為人所熟悉，它們是由太陽的帶電粒子撞擊地球大氣層中的分子造成的。它們通常只能在高緯度地區看到，因為我們星球的磁氣圈將這些粒子引向兩極。
在我們太陽系的其他行星周圍，如木星和土星，甚至在木星的木衛一和土星的土衛二等活躍的衛星上也發現了極光。所有這些光顯示很可能是由帶電的太陽粒子轟擊造成的。
因此，在褐矮星周圍新發現的表觀極光，命名為W1935，距離地球超過40光年，是神秘的；它附近沒有恒星可以提供帶電粒子來點燃它。
褐矮星比氣態巨行星大，比恒星小，但像恒星一樣形成，由氣體和塵埃組成的塌縮云。這意味著大多數褐矮星經常與恒星隔離，就像W1935一樣。
它們得到了一個有點不公平的綽號，“失敗的恒星”，因為它們沒有足夠的質量來觸發氫在其心臟處核聚變成氦，這一過程為恒星提供了動力，至少在它們的主序生命周期中是如此。

褐矮星W1935的甲烷排放表明可能存在極光。(圖片來源:美國國家航空航天局、歐空局、加空局、Leah Hustak (STScI))
JWST觀測到的甲烷紅外輻射顯示了W1935上空潛在的極光。當在木星和土星上空看到這樣的甲烷排放時，它們是由于帶電粒子抽打磁力線并撞擊大氣粒子，從而導致大氣受熱的結果，也產生了極光。因此研究小組認為這同樣適用于這顆孤立的褐矮星。
由于缺乏外部太陽風導致褐矮星可能出現極光，該團隊認為，褐矮星內部可能發生了一些向其大氣層提供能量的內部過程。或者，星際等離子體可能正在撞擊W1935，或者褐矮星可能沒有被完全隔離，可能正在接收來自附近活動衛星的粒子流。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發現了兩顆褐矮星的不同
由美國自然歷史博物館天文學家杰基·法赫蒂領導的科學家小組在與JWST一起研究12顆褐矮星時有了這一發現。
其中包括W1935和W2220，這兩顆非常相似的褐矮星是耗資100億美元的望遠鏡發現的彼此的近似克隆體，具有相似的溫度和亮度，以及幾乎相同的水、氨、一氧化碳和二氧化碳成分。
然而，W1935與它的近孿生兄弟不同，它含有發射紅外光的甲烷。在W2220上，同樣的化合物也在吸收光。
“我們期望看到甲烷，因為甲烷遍布這些褐矮星。但是我們沒有吸收光，而是看到了相反的情況:甲烷在發光，”法赫蒂在一份聲明中說。“我的第一個想法是，管它呢？為什么甲烷會從這個物體中釋放出來？”
為確定甲烷排放的原因，研究小組對褐矮星的大氣進行了建模，發現W2220的大氣隨著海拔的升高而變冷，但W1935的大氣似乎正在經歷溫度逆轉，即其大氣在更高的海拔高度變熱。
英國赫特福德郡大學的研究首席模型師本·伯恩漢姆在同一份聲明中說:“這種溫度逆轉現象真的令人費解。” 。“我們在附近有一顆恒星可以加熱平流層的行星上看到過這種現象，但在沒有明顯外部熱源的物體上看到這種現象是很瘋狂的。”
這使得研究小組轉向木星和土星尋求解釋，發現溫度反轉在這些太陽系氣體巨星的大氣中也很突出。對此的主導理論是，加熱過程與創造極光的過程相同。
極光以前曾被用來解釋棕矮星不尋常的性質，例如這些失敗恒星的溫暖樣本發出的無線電輻射。然而，W1935的JWST觀測代表了第一次從褐矮星中發現甲烷排放，這表明了極光。
“有了W1935，我們現在有了一個太陽系現象的壯觀擴展，沒有任何恒星輻射來幫助解釋，”法赫蒂總結道。“有了JWST ，我們可以真正在化學上‘打開引擎蓋’,揭示在我們的太陽系之外，極光過程可能有多么相似或不同。”
法赫蒂本周在新奧爾良舉行的美國天文學會第243次會議上展示了該團隊的工作。