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韦伯望远镜捕捉到棕矮星上的极端天气模式

导读距离我们最近的两颗棕矮星(比行星大但比恒星小的天体)的天气预报已经出炉。天气状况相当恶劣,但说得客气一点:酷热难耐,有毒化学物质在大...

距离我们最近的两颗棕矮星(比行星大但比恒星小的天体)的天气预报已经出炉。天气状况相当恶劣,但说得客气一点:酷热难耐,有毒化学物质在大气中翻腾,硅酸盐颗粒云像撒哈拉沙尘暴一样四处飘荡。

研究人员利用詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测结果对棕矮星的大气状况进行了详细研究,特别是一对距离地球约六光年的棕矮星,按照宇宙标准,距离地球相当近。光年是光在一年内传播的距离,为 5.9 万亿英里(9.5 万亿公里)。

韦伯数据提供了三维视图,展示了棕矮星自转过程中天气的变化情况——其中较大的一个需要七个小时,较小的一个需要五个小时——并且在不同的大气深度发现了多层云层。

两颗行星的大气主要由氢和氦组成,并含有少量的水蒸气、甲烷和一氧化碳。云顶温度约为 1,700 华氏度(925 摄氏度),与蜡烛火焰温度相似。

“在这项研究中,我们为棕矮星创建了迄今为止最详细的‘天气图’,”爱丁堡大学天文研究所的天文学家贝丝·比勒说,她是这项研究的主要作者,该研究于周一发表在科学期刊《皇家天文学会月刊》上。

棕矮星既不是恒星也不是行星,而是介于两者之间的一种物质。它们会因为自身热量而发出光亮——“就像你看到火中的余烬因为温度太高而发出红光一样,”比勒说。研究人员用韦伯望远镜观测到的就是这种光亮。与恒星不同,棕矮星的核心不会发生核聚变。

“与行星类似,但与恒星不同,棕矮星的大气中也可能存在由沉淀物组成的云。然而,虽然地球上有水云,但棕矮星上的云要热得多,很可能是由热的硅酸盐颗粒组成的——有点像非常热的撒哈拉沙尘暴,”比勒说。

目前科学界认为,棕矮星和恒星一样,是由大量气体和尘埃云形成的,但其质量不足以引发核聚变。它们的成分类似于气态巨行星,比如太阳系最大的行星木星。它们的质量比木星高出 80 倍。相比之下,太阳的质量大约是木星的 1,000 倍。

韦伯观测到的两颗棕矮星形成于约 5 亿年前。每颗的直径都与木星相当。一颗的质量是木星的 35 倍,另一颗则是木星的 30 倍。

韦伯辨别出了随着不同大气特征在视野中旋转而产生的光线变化。

比勒说:“这两个物体的快速旋转有助于推动它们的天气模式,如果你能直接看到云顶结构,你就可能能够看到像木星上的大红斑一样的带状和涡旋。”

比勒补充道:“未来,类似的技术可以用来研究可能适合居住的系外行星的天气。”他指的是太阳系以外的行星。

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