在34光年外測(cè)量出棕矮星風(fēng)速，高達(dá)2293千米，是木星的7倍！

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天文學(xué)家使用美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的卡爾·G·詹斯基甚大陣列(VLA)和美國(guó)宇航局斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡首次測(cè)量了棕矮星的風(fēng)速，褐矮星是一種介于行星和恒星之間的中等質(zhì)量天體?；谖覀兲?yáng)系中巨大行星木星和土星的已知事實(shí)，由巴克內(nèi)爾大學(xué)凱特琳·艾勒斯領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家小組意識(shí)到，有可能通過(guò)結(jié)合來(lái)自VLA的無(wú)線(xiàn)電觀測(cè)和來(lái)自斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡紅外觀測(cè)來(lái)測(cè)量棕矮星風(fēng)速。

當(dāng)意識(shí)到這一點(diǎn)時(shí)，研究人員感到驚訝的是，還沒(méi)有其他人這么做。天文學(xué)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(dāng)，但質(zhì)量大約是木星的40倍，距離地球約34光年。棕矮星，有時(shí)被稱(chēng)為“失敗的恒星”，比行星更大，但質(zhì)量還不夠大，不足以在核心引起驅(qū)動(dòng)恒星的熱核反應(yīng)?？茖W(xué)家注意到，由射電觀測(cè)確定的木星自轉(zhuǎn)周期與由可見(jiàn)光和紅外波段觀測(cè)確定的自轉(zhuǎn)周期不同。

圖示：對(duì)棕矮星及其磁場(chǎng)的構(gòu)想，磁場(chǎng)深深扎根于其內(nèi)部，其自轉(zhuǎn)速度與大氣層頂部不同，這種差異使天文學(xué)家能夠確定該物體的風(fēng)速。

這種不同是因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)電輻射是由電子與行星磁場(chǎng)相互作用引起的，磁場(chǎng)植根于行星內(nèi)部，而紅外輻射來(lái)自大氣層頂部。大氣層的旋轉(zhuǎn)速度比行星內(nèi)部旋轉(zhuǎn)速度快，相應(yīng)的速度差異是由于大氣層風(fēng)造成。美國(guó)自然歷史博物館的約翰娜·沃斯(Johanna Vos)說(shuō)：因?yàn)槲覀冾A(yù)計(jì)棕矮星也會(huì)有同樣機(jī)制發(fā)揮作用，所以決定用射電和紅外望遠(yuǎn)鏡來(lái)測(cè)量它的自轉(zhuǎn)速度。研究人員在2017年和2018年用斯皮策觀測(cè)了2MASS J10475385+2124234。

七倍木星風(fēng)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?yàn)楦邔哟髿庵幸恍╅L(zhǎng)期存在的特征發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，研究團(tuán)隊(duì)在2018年進(jìn)行了VLA觀測(cè)，以測(cè)量天體內(nèi)部的自轉(zhuǎn)周期。就像木星一樣，發(fā)現(xiàn)這顆棕矮星的大氣層，比其內(nèi)部旋轉(zhuǎn)得更快，計(jì)算出的風(fēng)速約為每小時(shí)1425英里（2293千米），這明顯快于木星的風(fēng)速（約為每小時(shí)230英里（370千米），幾乎相當(dāng)于木星的7倍！這與預(yù)測(cè)棕矮星風(fēng)速更高的理論和模擬一致。

圖示：褐矮星(左)和木星(右)，對(duì)棕矮星的概念模擬圖說(shuō)明了磁場(chǎng)和大氣頂部，這些磁場(chǎng)和大氣頂部是在不同的波長(zhǎng)觀察到，以確定風(fēng)速。

該技術(shù)不僅可以用來(lái)測(cè)量其他棕矮星上的風(fēng)，也可以用來(lái)測(cè)量太陽(yáng)系外行星上的風(fēng)。哈佛史密森天體物理中心和美國(guó)天文學(xué)會(huì)的彼得·威廉姆斯說(shuō)：因?yàn)榫扌拖低庑行堑拇艌?chǎng)比褐矮星磁場(chǎng)弱，所以無(wú)線(xiàn)電測(cè)量需要用比2MASJ10475385+2124234更低的頻率進(jìn)行。研究人員表示很高興：該方法現(xiàn)在可以用來(lái)幫助我們更好地理解棕矮星和太陽(yáng)系外行星的大氣動(dòng)力學(xué)，其研究成果現(xiàn)在發(fā)表在《科學(xué)》期刊上。

博科園｜研究/來(lái)自：美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)

參考期刊《科學(xué)》

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