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翻译：钟艺
校对：DAIKIN
美工：田宁
后台：朱宸宇
原文链接：https://www.space.com/james-webb-space-telescope-brown-dwarf-aurora
“一颗行星附近有一颗恒星为其源源不断地提供着热源，足以加热其平流层，这种现象很常见。但在一个没有明显外部热源的天体上出现这种现象就太疯狂了。”
艺术想象图：一颗拥有极光的褐矮星。科学家们最近使用詹姆斯·韦布太空望远镜发现了这样一个宇宙天体的证据。(图片来源:NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI))
利用美国宇航局的詹姆斯·韦布太空望远镜(JWST)，天文学家发现了一颗“失败的恒星”或褐矮星，观察显示其拥有极光的迹象。
人们更熟悉的极光是北极光和南极光，它们是由来自太阳的带电粒子撞击地球大气中的分子造成的。它们通常只能在高纬度地区看到，因为地球磁场将这些粒子引向两极。
在太阳系的其他行星也发现了极光，比如木星和土星，甚至在木卫一和土卫二等活跃的卫星上也发现了极光。所有这些灯光秀都可能是由带电太阳粒子的轰击引起的。
因此，地球40光年外的的褐矮星W1935表面新发现的极光十分神秘，它附近没有恒星可以提供带电粒子来点亮极光。
褐矮星比气态巨行星大，比恒星小。它们的形成和恒星一样，是由气体和尘埃云坍缩而成的，这意味着大多数棕矮星通常与恒星相隔甚远，W1935正是这样的情况。
它们得到了一个有点不公平的绰号，“失败的恒星”，因为它们没有足够的质量来触发其中心的氢和氦的核聚变，而核聚变是恒星动力的来源（至少在它们的主序星阶段中是这样的）。
褐矮星W1935发出的甲烷光谱，标志着可能存在极光。(图片来源:NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI))
韦布望远镜发现的甲烷红外辐射显示W1935上可能存在极光。当在木星和土星上空看到这样的甲烷信号时，往往是由于大气粒子被迅速穿过磁感线的带电粒子撞击加热，从而产生了极光。因此，研究小组认为这同样适用于这颗孤独的褐矮星。
由于缺乏外部太阳风来诱发褐矮星的极光，研究小组认为，可能褐矮星内部正在发生一些过程，为其大气提供能量。另一种可能是，星际等离子体可能正在撞击W1935，也有可能这颗褐矮星可能不是完全孤立的，它可能正在接收来自附近活跃卫星的粒子涌入。
詹姆斯·韦布太空望远镜发现了两颗褐矮星的区别
由美国自然历史博物馆天文学家杰基·法赫蒂领导的科学家团队在用韦布调查12颗褐矮星时发现了这一现象。
其中包括W1935和W2220，这两颗非常相似的褐矮星，耗资100亿美元的望远镜发现它们几乎是彼此的克隆，具有相似的温度和亮度，以及几乎相同的水、氨、一氧化碳和二氧化碳的成分。
然而，W1935与它的孪生兄弟不同的是，它的甲烷发出红外光。而在W2220上，同样的甲烷化合物则在吸收光。
“我们希望看到甲烷，因为这些褐矮星上到处都是甲烷。但我们看到的不是吸收光，而是相反：甲烷在发光，”法赫蒂在一份声明中说。“我的第一个想法是，搞什么鬼？为什么甲烷会在这个物体中发光？”
研究小组通过对褐矮星的大气建模来寻找甲烷发光的原因，发现W2220的大气随着海拔的升高而变冷，但W1935的大气似乎正在经历温度倒置，在海拔越高的地方大气就越热。
英国赫特福德大学的首席建模师本·伯宁汉在同一份声明中说：“这种温度倒置的现象确实令人费解。我们在附近有一颗恒星的行星上看到过这种现象，这是由于恒星可以加热行星的平流层，但在一个没有明显外部热源的物体上看到这种现象是疯狂的。”
这导致研究小组转向木星和土星寻求答案，发现温度倒置的现象在这些太阳系气体巨星的大气中也很明显。对此的主流理论是产生极光的过程同时也加热了大气。
极光曾是褐矮星的不寻常特质的理论解释，比如褐矮星中温度较高的会发出无线电辐射。而现在，JWST对W1935的观测首次发现了褐矮星释放出甲烷的光谱特征，这表征着极光的存在。
“W1935极大地拓展了我们现在对恒星系现象的认知，目前没有任何恒星的辐射能帮忙回答这个现象的成因，”法赫蒂总结道。“有了韦布，我们就可以真正揭开天体化学的面纱，揭秘太阳系外极光过程的相似或不同之处。”
责任编辑：DAIKIN
牧夫新媒体编辑部
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图片名称：来自新西兰的SAR弧
图片来源：特里斯坦·麦克唐纳
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