天文学家发现一颗冷褐矮星的甲烷排放

利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的新观测结果，天文学家发现了褐矮星上的甲烷排放，这对于这样一个寒冷而孤立的世界来说是一个意想不到的发现。发表在《自然》杂志上的研究结果表明，这颗褐矮星可能会产生类似于我们自己的星球以及木星和土星上看到的极光。

褐矮星比行星质量大，但比恒星轻，在我们的太阳系附近无处不在，已识别出数千颗。去年，美国自然历史博物馆的高级研究科学家兼高级教育经理杰基·法赫蒂 (Jackie Faherty) 带领一个研究团队在 JWST 上调查了 12 颗褐矮星。其中包括 CWISEP J193518.59–154620.3(或简称 W1935)——一颗距离 47 光年的冷褐矮星，由后院世界：第 9 号行星公民科学志愿者 Dan Caselden 和 NASA CatWISE 团队共同发现。 W1935 是一颗冷褐矮星，表面温度约为 400 华氏度，或者约为烘烤巧克力饼干的温度。 W1935 的质量尚不清楚，但它的质量可能在木星质量的 6 至 35 倍之间。

在观察了 JWST 观测到的一些褐矮星后，Faherty 的团队注意到 W1935 看起来很相似，但有一个显着的例外：它正在排放甲烷，这是以前从未在褐矮星上见过的。

该研究的主要作者法赫蒂说：“巨行星和棕矮星中预计会存在甲烷气体，但我们通常看到它吸收光，而不是发光。” “一开始我们对所看到的感到困惑，但最终转化为对这一发现的纯粹兴奋。”

计算机模型还带来了另一个惊喜：褐矮星可能存在逆温现象，即大气层随着高度的增加而变暖的现象。围绕恒星运行的行星很容易发生逆温现象，但W1935却是孤立的，没有明显的外部热源。

赫特福德郡大学的合著者本·伯宁汉姆 (Ben Burningham) 表示：“当模型明确预测出现逆温时，我们感到非常震惊。” “但我们还必须弄清楚高层大气额外的热量来自哪里。”

为了进行调查，研究人员转向了我们的太阳系。他们特别研究了木星和土星的研究，它们都显示出甲烷排放并存在温度倒转。太阳系巨行星出现这种现象的原因很可能是极光，因此研究小组推测他们在W1935上也发现了同样的现象。

行星科学家知道，木星和土星上极光的主要驱动力之一是来自太阳的高能粒子，它们与行星的磁场和大气相互作用，加热上层。这也是我们在地球上看到极光的原因，通常被称为北极光或南极光，因为它们在两极附近最为奇特。但由于 W1935 没有主星，太阳风无法解释这一现象。

太阳系中出现极光还有一个诱人的额外原因。木星和土星都有活跃的卫星，它们偶尔会向太空喷射物质，与行星相互作用，并增强这些星球上的极光足迹。木星的卫星木卫一是太阳系中火山最活跃的世界，喷出数十英里高的熔岩喷泉，而土星的卫星土卫二从间歇泉中喷出水蒸气，当它到达太空时，水蒸气会同时冻结和沸腾。还需要更多的观测，但研究人员推测，对 W1935 极光的一种解释可能是一颗活跃的、尚未被发现的卫星。

“每次天文学家将 JWST 对准某个物体时，就有可能获得令人兴奋的新发现，”Faherty 说道。 “当我们开始这个项目时，我并没有注意到甲烷排放，但现在我们知道它可能存在，而且它的解释如此诱人，我一直在寻找它。这是科学前进的一部分。”

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