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在棕矮星双星上,发现类似木星的云带距离我们才6.5光年

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【手机软件:博科园】天文学家发现,距离我们最近的已知棕矮星Luhman 16A显示出与木星和土星云带相似的迹象,这是科学家第一次使用偏振测量技术来确定太阳系外大气云(或称系外云)的特性。褐矮星是比行星重但比恒星轻的天体,通常质量是木星的13到80倍。Luhman 16A是包含第二颗棕矮星Luhman 16B双星系统的一部分,它距离太阳系6.5光年,是距离我们第三近的恒星系,仅次于半人马座阿尔法星和巴纳德之星。

这两颗褐矮星质量都是木星的30倍左右,尽管Luhman 16A和Luhman 16B具有相似的质量和温度(约1900°F或1000°C),并且可能是在同一时间形成,但它们显示出明显不同的天气。Luhman 16B没有显示出静止云带的迹象,相反,显示出更多不规则云层的证据。因此,与Luhman 16A不同,由于其多云特征,Luhman 16B具有明显的亮度变化。研究小组的成员之一、摩的太空望远镜科学研究所朱利安·吉拉德(Julien Girard)说:

就像地球和金星一样,这些天体是气候迥异的双胞胎,可能会下硅酸盐或氨水之类的雨,实际上,天气相当糟糕。研究人员使用智利甚大望远镜上的一台仪器来研究Luhman 16号系统的偏振光,偏振是光的一种属性,表示光波振荡的方向,偏振太阳镜遮挡了一个方向的偏振,以减少眩光,提高对比度。加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院(Caltech)的主要作者Max Millar-Blanchaer说:我们没有试图挡住这种眩光,而是试图测量它。

当光线从粒子(如云滴)上反射出来时,它可能会偏向某个偏振角度。通过测量来自遥远系统的偏振光,天文学家可以推断云的存在,而无需直接解析棕矮星的云结构。即使在几光年之外,也可以使用偏振来确定光在其路径上遇到了什么。研究小组的成员之一、奥兰多中佛罗里达大学西奥多拉·卡拉里迪(Theodora Karalidi)说:为了确定光线在途中遇到了什么,我们将观测结果与不同性质的模型进行了比较:

具有实心云层的褐矮星大气、条纹云带,甚至由于快速自转而变扁的棕矮星,研究发现,只有带有云带的大气模型才能与对Luhman 16A的观测相匹配。偏振测量技术并不局限于棕矮星,它也可以应用于围绕遥远恒星运行的系外行星。炽热的气态巨型系外行星大气与褐矮星相似。虽然测量系外行星的偏振信号将更具挑战性,因为它们相对微弱,而且离恒星很近,但从棕矮星获得的信息,可能会为未来的研究提供信息。

美国国家航空航天局(NASA)在2021年即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜将能够研究像Luhman 16号这样的系统,以寻找红外光中亮度变化的迹象,这些迹象表明了云层的特征。美国宇航局广域红外巡天望远镜(WFIRST)将配备一台可以进行偏振测量的日冕仪,或许能够在反射光中探测到巨大的系外行星,并最终在其大气层中发现云层的迹象,其研究发表在《天体物理学》期刊上。

博科园|研究/来自:欧洲航天局/哈勃信息中心

研究发表期刊《天体物理学》

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