韦伯在极冷的褐矮星中检测到极光特征

天文学家利用 NASA/ESA/CSA 詹姆斯·韦伯太空望远镜探测到一颗褐矮星，其发出甲烷红外辐射，这可能是由于其高层大气中的能量造成的。为这种排放提供动力的高层大气加热与极光有关。这颗褐矮星名为 W1935，距离我们 47 光年。

在地球上，当从太阳吹入太空的高能粒子被地球磁场捕获时，就会产生极光。

它们沿着地球两极附近的磁场线倾泻到我们的大气层中，与气体分子碰撞，产生怪异、舞动的光幕。

木星和土星有类似的极光过程，涉及与太阳风的相互作用，但它们也从附近的活跃卫星如木卫一(木星)和土卫二(土星)获得极光贡献。

美国天文学家 Jackie Faherty 博士说：“对于像 W1935 这样孤立的褐矮星来说，缺乏恒星风来促进极光过程并解释高层大气中甲烷排放所需的额外能量是一个谜。”自然历史博物馆和同事们。

Faherty 博士和同事利用韦伯观测了 12 颗冷棕矮星的样本。

其中包括 W1935(由参与Backyard Worlds Zooniverse 项目的公民科学家 Dan Caselden 发现的天体)和 W2220(使用 NASA 的广域红外勘测探测器发现的天体)。

韦伯以精致的细节透露，W1935 和 W2220 在成分上似乎彼此接近克隆。

它们还具有相似的亮度、温度以及水、氨、一氧化碳和二氧化碳的光谱特征。

显着的例外是 W1935 显示出甲烷排放，这与 W2220 观察到的预期吸收特征相反。这是在韦伯独特敏感的独特红外波长下观察到的。

“我们预计会看到甲烷，因为这些褐矮星上到处都是甲烷，”法赫蒂博士说。

“但我们没有看到光，而是看到了相反的情况：甲烷在发光。我的第一个想法是，到底是什么?为什么这个物体会释放出甲烷?”

天文学家使用计算机模型来推断发射背后的原因。

建模工作表明，W2220 在整个大气层中具有预期的能量分布，随着高度的增加而变得更冷。

另一方面，W1935 却取得了令人惊讶的结果。最好的模型支持逆温，即大气随着海拔的增加而变暖。

“这种逆温现象确实令人费解，”赫特福德郡大学天文学家本·伯宁汉博士说。

“我们在附近有一颗恒星可以加热平流层的行星上看到了这种现象，但在没有明显外部热源的物体上看到这种现象是很疯狂的。”

为了寻找线索，研究人员在我们自己的后院寻找太阳系的行星。

这些气态巨行星可以作为在 47 光年外 W1935 大气层中所看到的情况的代表。

科学家们意识到，木星和土星等行星上的逆温现象很突出。

目前仍在进行研究以了解其平流层加热的原因，但太阳系的主要理论涉及极光的外部加热和来自大气层深处的内部能量传输(前者是主要解释)。

据该团队称，W1935是太阳系外第一个具有甲烷排放特征的极光候选者。

它也是太阳系外最冷的极光候选者，有效温度约为 200 摄氏度(400 华氏度)。

在我们的太阳系中，太阳风是极光过程的主要贡献者，木卫一和土卫二等活跃卫星分别对木星和土星等行星发挥着作用。

W1935 完全缺乏伴星，因此恒星风无法促成这种现象。目前还不清楚活跃的卫星是否会在 W1935 的甲烷排放中发挥作用。

“通过 W1935，我们现在看到了太阳系现象的壮观延伸，而没有任何恒星辐射来帮助解释，”Faherty 博士说。

“有了韦伯，我们真的可以‘揭开’化学的神秘面纱，并揭示极光过程在我们太阳系之外可能有多么相似或不同。”

作者本周在美国新奥尔良举行的美国天文学会第 243 届AAS243会议上展示了他们的发现。