全站搜尋 電子雜誌搜尋

AD

ad970250

不錯過任何知識訊息,立即加入國家地理官方Twitter

防疫期間遠端工作,請利用客服信箱聯繫。

Jan. 18 2024

韋伯在極冷的棕矮星中檢測到極光特徵

  • 藝術家對棕矮星W1935的想像圖。圖片來源:NASA / ESA / CSA / L. Hustak, STScI

    藝術家對棕矮星W1935的想像圖。圖片來源:NASA / ESA / CSA / L. Hustak, STScI

1

天文學家利用韋伯太空望遠鏡探測到一顆棕矮星,名為W1935,距離我們47光年,它發出甲烷紅外線輻射,這可能是由於其高層大氣中的能量所造成,而產生這種輻射的高層大氣加熱與極光有關。

地球上,極光是太陽吹向太空的高能粒子被地球磁場捕獲後產生,它們沿著地球兩極附近的磁場線進入大氣層與氣體分子碰撞,產生絢麗、舞動的光幕。木星和土星也有類似極光的過程,除了與太陽風的相互作用,也會從附近的活躍衛星如木衛一(Io)和土衛二(Enceladus)獲得。天文學家表示對於像W1935這樣孤立的棕矮星來說,缺乏恆星風來促進極光過程,並解釋高層大氣中甲烷排放所需的額外能量是一個謎。因此研究團隊利用韋伯觀測了12顆冷棕矮星樣本,其中包括W1935(由參與Backyard Worlds Zooniverse計畫的公民科學家Dan Caselden發現的天體)和W2220(使用NASA廣域紅外線巡天探測衛星發現的天體)。韋伯細緻的細節發現W1935和W2220在成分上幾乎相同,還具有相似的亮度、溫度及水、氨、一氧化碳和二氧化碳的光譜特徵。在韋伯靈敏獨特的紅外線波長下觀察到明顯的例外是W1935出現甲烷的發射,而W2220卻沒有觀察到預期的吸收特徵。研究人員表示我們預期會看到甲烷,因為甲烷遍布在這些棕矮星上,但卻恰恰相反,甲烷並沒有吸收光,而是在發光。這到底是怎麼回事?為什麼這個天體會釋放出甲烷?

天文學家使用電腦模型來推斷發射背後的原因,模擬顯示W2220在整個大氣層中的能量分布符合預期,隨著高度的增加而變冷。而W1935的結果卻出乎意料之外,最佳的模型支持逆溫,即大氣隨著海拔的增加而變暖。研究人員表示這種逆溫現象確實令人費解,我們曾在附近有恆星的行星上看過這種現象,恆星可以加熱平流層,但在一個沒有明顯外部熱源的天體上看到這種現像是瘋狂的。為了尋找線索,研究人員把目光投向了我們太陽系的行星,氣態巨行星可以作為在47光年外W1935大氣層中所看到情況的代表。科學家意識到逆溫現像在木星和土星等行星上非常突出,目前仍努力了解其平流層加熱的原因,但太陽系的主要理論涉及極光的外部加熱和來自大氣層深處的內部能量傳輸(前者是主要解釋)。研究該團隊稱W1935是太陽系外第一個具有甲烷發射特徵的極光候選者,也是太陽系外最冷的極光候選者,有效溫度約為攝氏200度。

在太陽系中,太陽風是極光過程的主要貢獻者,木衛一和土衛二等活躍衛星分別在木星和土星等行星上發揮作用。W1935完全缺乏伴星,因此恆星風無法促成這種現象,至於一顆活躍的衛星是否會在W1935上的甲烷排放中發揮作用,目前還不得而知。研究人員表示透過W1935,我們現在有了一個太陽系現象的壯觀延伸,但卻沒有任何恆星輻射來幫助解釋。有了韋伯我們就可以真正揭開其化學反應的神秘面紗,並了解太陽系之外的極光過程可能有多麼相似或不同之處。相關研究成果發表於美國天文學會(American Astronomical Society)第243屆會議上。

AD

ads-parallax

 

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

FEB. 2024

玻璃的超能力

能重複利用、可塑性高玻璃是4500年前的發明也是改變未來的永續材料

玻璃的超能力

AD

熱門精選

AD

AD

Subscribe
立即訂閱
keyboard_arrow_up

AD

ad970250