在34光年外，成功測量棕矮星風速，高達2293千米，是木星的7倍！

2020-07-04 09:31 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

天文學家使用美國國家科學基金會的卡爾·G·詹斯基甚大陣列(VLA)和美國宇航局斯皮策太空望遠鏡首次測量了棕矮星的風速，褐矮星是一種介于行星和恒星之間的中等質量天體。

基于我們太陽系中巨大行星木星和土星的已知事實，由巴克內爾大學凱特琳·艾勒斯領導的一個科學家小組意識到，有可能通過結合來自VLA的無線電觀測和來自斯皮策太空望遠鏡紅外觀測來測量棕矮星風速。

當意識到這一點時，研究人員感到驚訝的是，還沒有其他人這么做。天文學家研究了一顆名為2MASS J10475385+2124234的棕矮星，它的大小與木星大致相當，但質量大約是木星的40倍，距離地球約34光年。棕矮星，有時被稱為“失敗的恒星”，比行星更大，但質量還不夠大，不足以在核心引起驅動恒星的熱核反應?？茖W家注意到，由射電觀測確定的木星自轉周期與由可見光和紅外波段觀測確定的自轉周期不同。

圖示：對棕矮星及其磁場的構想，磁場深深扎根于其內部，其自轉速度與大氣層頂部不同，這種差異使天文學家能夠確定該物體的風速。

這種不同是因為無線電輻射是由電子與行星磁場相互作用引起的，磁場植根于行星內部，而紅外輻射來自大氣層頂部。大氣層的旋轉速度比行星內部旋轉速度快，相應的速度差異是由于大氣層風造成。美國自然歷史博物館的約翰娜·沃斯(Johanna Vos)說：因為我們預計棕矮星也會有同樣機制發(fā)揮作用，所以決定用射電和紅外望遠鏡來測量它的自轉速度。研究人員在2017年和2018年用斯皮策觀測了2MASS J10475385+2124234。

七倍木星風速

發(fā)現(xiàn)這顆棕矮星的紅外亮度有規(guī)律地變化，可能是因為高層大氣中一些長期存在的特征發(fā)生了旋轉，研究團隊在2018年進行了VLA觀測，以測量天體內部的自轉周期。就像木星一樣，發(fā)現(xiàn)這顆棕矮星的大氣層，比其內部旋轉得更快，計算出的風速約為每小時1425英里（2293千米），這明顯快于木星的風速（約為每小時230英里（370千米），幾乎相當于木星的7倍！這與預測棕矮星風速更高的理論和模擬一致。

圖示：褐矮星(左)和木星(右)，對棕矮星的概念模擬圖說明了磁場和大氣頂部，這些磁場和大氣頂部是在不同的波長觀察到，以確定風速。

該技術不僅可以用來測量其他棕矮星上的風，也可以用來測量太陽系外行星上的風。哈佛史密森天體物理中心和美國天文學會的彼得·威廉姆斯說：因為巨型系外行星的磁場比褐矮星磁場弱，所以無線電測量需要用比2MASJ10475385+2124234更低的頻率進行。研究人員表示很高興：該方法現(xiàn)在可以用來幫助我們更好地理解棕矮星和太陽系外行星的大氣動力學，其研究成果現(xiàn)在發(fā)表在《科學》期刊上。