太阳系外首次发现水云

在褐矮星上发现迹象,一种比行星大、比恒星小的天体

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天文学家有史以来首次在太阳系外的天体上发现了水云的有力证据。

研究人员表示,对距离地球7.2光年的寒冷天体 WISE 0855 的新观测表明,这颗“失败的恒星”的大气层中存在水云或冰云。

加州大学圣克鲁兹分校天文学和天体物理学助理教授、研究主要作者安德鲁·斯凯默在大学发布的一份声明中说:“我们预计如此寒冷的天体会有水云,而这是它存在水云的最佳证据。”[寒冷的褐矮星可能存在水冰云(视频)]


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WISE 0855 的质量是木星的五倍,这使其成为一颗褐矮星——一种太大而不能成为行星,但又太小而无法引发为恒星提供动力的内部核聚变反应的天体(这个事实解释了这些天体的另一个名称:“失败的恒星”)。

科学家在 2014 年利用美国宇航局广域红外巡天探测器 (WISE) 的数据发现了 WISE 0855。 2014 年的另一篇论文(由斯凯默共同撰写)基于有限的光度数据(该天体在特定光波长下的亮度),揭示了该天体大气层中存在水云的一些证据。

在新研究中,斯凯默和他的同事使用夏威夷的北双子座望远镜对这颗褐矮星进行了 13 个夜晚的研究。北双子座位于夏威夷最高的山峰(莫纳克亚山)上,该海拔高度的水汽很少,不会干扰望远镜的观测。

这些观测使天文学家首次对 WISE 0855 进行了光谱学(光指纹)测量。该团队发现了水蒸气,并证实了该天体的温度约为零下 10 华氏度(零下 23 摄氏度或 250 开尔文)。相比之下,木星云顶的温度约为零下 225 华氏度(零下 143 摄氏度或 130 开尔文)。

斯凯默在另一份声明中说,WISE 0855“比任何其他以地面光谱学在该波长下探测到的天体暗淡五倍”。“现在我们有了光谱,我们就可以真正开始思考这个天体中发生了什么。我们的光谱表明,WISE 0855 主要由水蒸气和云组成,其整体外观与木星非常相似。”

具体而言,WISE 0855 的光谱看起来与木星大气层中发现的水吸收特征非常相似。但也存在一些差异,例如磷化氢(磷和氢的化合物)的含量:木星有很多磷化氢;而 WISE 0855 没有。

磷化氢是在天体灼热的内部产生的,因此其在大气光谱中的存在表明发生了大量的混合。因此,根据磷化氢浓度,研究团队成员表示,木星的大气层似乎比 WISE 0855 的大气层更加湍流。

这项新研究发表在《天体物理学杂志快报》上。

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Elizabeth Howell (she/her), Ph.D., is a staff writer in the spaceflight channel since 2022 covering diversity, education and gaming as well. She was contributing writer for Space.com for 10 years before joining full-time.

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