宇航局韦伯在孤立的棕矮星上发现了可能存在极光的迹象

天文学家使用宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了一颗 褐矮星 (一种比木星质量更大但比恒星更小的物体)，其 发出的红外线 来自甲烷，这可能是由于其高层大气中的能量所致。这是一个意外的发现，因为棕矮星 W1935 温度较低且缺乏主星;因此，高层大气能量没有明显的来源。研究小组推测甲烷排放可能是由于产生极光的过程造成的。

这些发现将在新奥尔良举行的天文学会第 243届会议上公布。

为了帮助解释甲烷红外发射的奥秘，研究小组转向了我们的太阳系。排放甲烷是木星和土星等气态巨行星的一个共同特征。为这种排放提供动力的高层大气加热与极光有关。

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。

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。研究小组推测，木星和土星的大气现象等未解释的内部过程，或者与星际等离子体或附近活跃卫星的外部相互作用，可能有助于解释排放。

侦探故事

极光的发现就像一个侦探故事。由纽约自然历史博物馆天文学家杰基·法赫蒂 (Jackie Faherty) 领导的团队获得了使用韦伯望远镜调查 12 颗冷棕矮星的时间。其中包括 W1935(由参与后院世界动物宇宙项目的公民科学家丹·卡塞尔登 (Dan Caselden) 发现的天体)和 W2220(使用 NASA 广域红外巡天探测器发现的天体)。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，因为甲烷遍布这些褐矮星。但我们并没有吸收光，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?” 法赫蒂说。

该团队使用计算机模型来推断排放背后的原因。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，”英国赫特福德郡大学的合著者、这项工作的首席建模师本·伯宁汉姆 (Ben Burningham) 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。”

来自太阳系的线索

为了寻找线索，研究小组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 40 多光年之外的 W1935 大气层中所看到的情况的代表。

研究小组意识到，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)。

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