神秘条纹揭褐矮星大气模式学术资讯

褐矮星大气中的条纹外观。

褐矮星是一种神秘的天体，它既非恒星也非行星，尽管大小和木星相似，但其质量常常是木星的几十倍。褐矮星形成时温度很高，随后它会逐渐冷却，慢慢变暗，终其一生散发着微弱的光芒。这也使得褐矮星观测极为困难。目前，还没有一台望远镜能“看”清楚这些天体的大气层。

《天体物理学杂志》日前刊发的一篇研究论文称，美国亚利桑那大学（UArizona）领导的一个研究小组利用新技术在离地球最近的两颗褐矮星上发现了若干长条状的纹路。这些条纹揭示了高速气流从内部搅动褐矮星大气的过程。

UArizona天文学系副教授、斯图尔德天文台（Steward Observatory）和月球和行星实验室（Lunar and Planetary Laboratory）研究员Daniel Apai及其团队发现，褐矮星的大气模式和木星具有惊人的相似性——它们都具有由若干纵向平行、有规律的宽大条纹，这是由与赤道平行的高速气流“塑造”的。这些风暴将大气混合，重新分配了褐矮星炽热内核散发出来的热量。此外，和木星一样，涡流也主宰着褐矮星的极地地区。Apai指出，曾有大气模型成功预测了这一大气模式。

在测绘褐矮星和系外行星的大气图这方面，Apai的团队世界领先。在本次研究中，该团队使用了美国航天航空局（NASA）的凌日系外行星勘测卫星（TESS）上的太空望远镜进行观测。两颗褐矮星距离地球仅6.5光年，分别被称为“卢曼16A”和“卢曼16b”。“卢曼16A”的质量是木星的34倍，而“卢曼 16b”的质量是木星质量的28倍，温度也高出木星1500华氏度左右（约816摄氏度）。

Apai解释：“借助自己开发的先进算法，我们能够非常精确地测量出两颗褐矮星旋转时亮度的变化。当明亮的大气区域变进入可视区域时，褐矮星亮度上升，而当它们旋转到我们视野之外时，褐矮星就会变得更暗。”由于太空望远镜提供的测量数据十分精确，而且不受日光的干扰，该团队收集的旋转情况次数多于从前，因而得以提供迄今为止最详细的褐矮星大气环流视图。

Apai评论道：“通过测量这些旋转天体的亮度如何随时间变化，我们可以绘制出天体大气的粗略视图。这项技术将来也可以用于绘制其他行星系统中难以观测的类地系外行星。”

研究结果表明，太阳系行星和褐矮星的大气循环模式有很多相似之处。因此，在未来的研究中，褐矮星可以用作巨型系外行星的大质量类比物。

Apai团队希望进一步探索褐矮星和系外行星的云层、风暴系统和环流区，以加深我们对系外大气层的了解。

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编译：朱明逸

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《天体物理学杂志》

期刊编号： 1538-4357

原文链接：

https://phys.org/news/2021-01-jet-streams-closest-brown-dwarf.html