詹姆斯·韦伯望远镜的“令人震惊”的发现可能暗示“失败的恒星”周围隐藏着外卫星

詹姆斯韦伯太空望远镜意外发现了甲烷排放，并且在遥远的棕矮星上空可能出现极光，这可能表明这颗“失败的恒星”由一颗活跃的卫星围绕。

天文学家使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）惊人地发现了来自褐矮星或“失败恒星”的甲烷排放。

研究人员表示，这一发现表明，这颗褐矮星具有极光，甚至可能被一颗未被发现的系外卫星环绕。

詹姆斯韦伯太空望远镜的发现是令人惊讶的，因为这些寒冷而孤立的世界预计不会温暖到足以让甲烷发射红外光。 

这些发现是 JWST 项目调查 12 颗褐矮星的结果。他们认为，这些失败的恒星可以产生类似于地球北极光和南极光以及木星和土星上空可见的极光。这颗孤独的棕矮星附近没有恒星，这可能意味着它上方的极光是由隐藏的活跃卫星产生的。 

相关：詹姆斯·韦伯望远镜发现了大爆炸以来最大爆炸的起源——揭示了一个新的宇宙学之谜

研究小组调查了距离地球 47 光年的冷褐矮星 CWISEP J193518.59–154620.3 (W1935)。虽然 W1935 的质量约束很差，为木星的 6 到 35 倍，但已知其表面温度约为 400 华氏度（204 摄氏度）。这大约是您烘烤巧克力曲奇饼（失败的布朗尼蛋糕？）的温度。

美国自然历史博物馆团队负责人兼高级教育经理杰基·法赫蒂在一份声明中表示：“巨行星和棕矮星中预计会存在甲烷气体，但我们通常看到它吸收光，而不是发光。” “一开始我们对所看到的感到困惑，但最终，这变成了对这一发现的纯粹兴奋。”

为什么有的明星会失败？

褐矮星有一个不幸的绰号“失败的恒星”，因为尽管它们像恒星一样直接由气体和尘埃塌陷云形成，但它们没有足够的质量来触发核心处的氢与氦的核聚变。 

这是定义什么是主序恒星的过程，因此褐矮星（其质量大于最大的行星但小于最小的恒星）从技术上讲“未能”达到这种状态。 

Faherty 和同事在使用 JWST 观察几颗褐矮星时，发现 W1935 很相似，但有一个有趣的区别：它正在排放甲烷，这是以前在失败恒星周围从未见过的东西。 

W1935 模型揭示了这颗特殊的褐矮星也有所谓的“逆温”。这是一种行星大气层在更深层次变得更冷的现象。这种现象在围绕恒星运行的行星中很常见，这些行星从上到下加热其大气层，但在 W1935 中却没有出现这种情况，因为褐矮星是孤立的，没有外部热源。

团队成员、赫特福德郡大学科学家本·伯宁汉姆在声明中表示：“当模型明确预测温度反转时，我们感到非常震惊。” “但我们还必须弄清楚高层大气额外的热量来自哪里。”

为了解开这个谜团，研究小组近距离观察了太阳系的气态巨行星木星和土星。这两个气态巨行星都有甲烷排放，并且都有呈现逆温的大气层。

对于木星和土星来说，甲烷排放和逆温的原因是极光，Faherty 和团队得出结论，这就是 JWST 在 1935 年左右探测到的现象。最大的问题是，是什么驱动了 W1935 的极光？ 

这是一个问题，因为太阳风（来自太阳的带电粒子流）是木星、土星和地球极光的主要驱动力。这些带电粒子撞击行星的磁场并沿着磁力线传播，与大气中的粒子相互作用。这会加热大气层的上层，并导致地球两极附近发出光。然而，由于没有主星用恒星风吹散 W1935，这一过程不可能成为孤独棕矮星极光的主要驱动力。 

然而，木星和土星的极光还有一个次要驱动因素，即由于活跃的卫星向太空喷射物质而导致带电粒子流入气态巨行星。例如，木星的卫星木卫一是太阳系中火山最多的天体，向太空喷出数十英里的熔岩，而土星的卫星土卫二则向太空喷出间歇泉，其中含有水蒸气和其他物质，这些物质在撞击太空时会同时冻结和沸腾。

因此，W1935 的极光没有恒星或恒星风，表明褐矮星可能有一颗活跃的卫星绕其运行。 

在科学家首次确认褐矮星卫星的存在之前，还需要更多的证据。在此之前，这些初步迹象可以让我们了解 JWST 自 2022 年夏天开始将宇宙观测数据发送回地球以来的影响力。 

“每次天文学家将 JWST 对准某个物体时，就有可能获得令人兴奋的新发现，”Faherty 总结道。 “当我们开始这个项目时，我并没有注意到甲烷排放，但现在我们知道它可能存在，而且它的解释如此诱人，我一直在寻找它。这是科学前进的一部分。”

该团队的研究成果于 4 月 17 日发表在《自然》杂志上。