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褐矮星|NASA首次测量了褐矮星上的风速

科学家首次直接测量了褐矮星上的风速 。 褐矮星比木星(太阳系中最大的行星)还要大 ， 但其质量还不足以形成恒星 。 为了实现这一发现 ， 他们使用了一种新的方法 ， 这种方法也可以用来了解太阳系外以气体为主的行星的大气层 。
褐矮星|NASA首次测量了褐矮星上的风速
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在《科学》杂志的一篇论文中描述了这项工作 ， 它将一组射电望远镜的观测结果与NASA退役的红外天文台——斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)的数据结合起来 。 斯皮策太空望远镜由NASA位于南加州的喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)管理 。
官方命名为2MASS J10475385+2124234 ， 新研究的目标是一颗褐矮星 ， 从宇宙的角度来说 ， 它距离地球32光年 。 研究人员探测到风以每小时1425英里(每小时2293公里)的速度在星球周围移动 。 相比较而言 ， 海王星的大气层 ， 太阳系中最快的风 ， 风速超过每小时1200英里(约每小时2000公里) 。
【褐矮星|NASA首次测量了褐矮星上的风速】褐矮星|NASA首次测量了褐矮星上的风速
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测量地球上的风速意味着记录气体大气相对于地球固体表面的运动 。 但是褐矮星几乎完全由气体组成 ， 所以“风”指的是稍微不同的东西 。 褐矮星的上层是部分气体可以独立移动的地方 。 在一定的深度 ， 压力变得如此强烈 ， 以至于气体表现得像一个单独的实心球 ， 被认为是物体的内部 。 当内部旋转时 ， 它将上层大气拉向一边 ， 因此这两层大气几乎是同步的 。
褐矮星|NASA首次测量了褐矮星上的风速
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褐矮星比行星更大 ， 但没有恒星那么大 。 一般来说 ， 它们的质量是木星的13到80倍 。 如果一颗褐矮星的核心压力高到足以引发核聚变 ， 它就会变成一颗恒星 。
来源：NASA/JPL-Caltech
在他们的研究中 ， 研究人员测量了褐矮星的大气相对于其内部速度的微小差异 。 由于大气温度超过了华氏1100度(600摄氏度) ， 这颗特殊的褐矮星发出了大量的红外光 。 再加上它离地球很近 ， 这一特性使得斯皮策望远镜能够在褐矮星的大气旋转时探测到它们的特征 。 研究小组利用这些特征来记录大气的自转速度 。
褐矮星|NASA首次测量了褐矮星上的风速
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这幅艺术概念图展示的是一颗褐矮星 ， 它的质量至少是木星的13倍 ， 但还没有大到足以在其核心发生核聚变 ， 而核聚变是恒星的决定性特征 。 科学家利用美国宇航局的斯皮策太空望远镜首次直接测量了一颗褐矮星上的风 。
来源：NASA/JPL-Caltech
为了确定内部的速度 ， 他们集中研究了褐矮星的磁场 。 一项发现发现 ， 褐矮星的内部会产生很强的磁场 。 当褐矮星旋转时 ， 磁场加速了带电粒子的运动 ， 这些带电粒子反过来又产生了无线电波 ， 研究人员在新墨西哥州的Karl G. Jansky巨大阵望远镜中发现了无线电波 。
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行星大气
这项新研究第一次证明了用这种比较法可以测量褐矮星上的风速 。 为了测量的准确性 ， 研究小组利用对木星的红外和无线电观测测试了这项技术 。 木星也主要由气体组成 ， 其物理结构类似于一颗小褐矮星 。 研究小组比较了木星大气和内部的自转速度 ， 所用的数据与他们收集到的距离遥远的褐矮星的数据相似 。 然后 ， 他们利用近距离研究木星的探测器收集的更详细的数据 ， 证实了他们对木星风速的计算 ， 从而证明他们对褐矮星的研究是成功的 。
此前 ， 科学家曾利用斯皮策望远镜 ， 根据系外行星和褐矮星大气在红外线照射下的亮度变化 ， 来推断它们是否存在风 。 来自高精度径向速度行星搜索器(HARPS)的数据(HARPS是位于智利的欧洲南方天文台的La Silla望远镜上的一个仪器)被用来直接测量遥远行星上的风速 。
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但这篇新论文代表着科学家首次直接将大气速度与褐矮星内部的速度进行比较 。 据作者说 ， 如果条件合适 ， 所采用的方法可以应用于其他褐矮星或大型行星 。
“我们认为这项技术对于深入了解系外行星大气的动态非常有价值 ， ”该研究的第一作者凯特琳·阿勒斯(Katelyn Allers)说 ， 她是宾夕法尼亚州路易斯堡巴克内尔大学(Bucknell University)的物理学和天文学副教授 。 “真正令人兴奋的是能够了解一个物体周围的化学、大气动力学和环境是如何相互关联的 ， 以及能够真正全面地观察这些世界的前景 。
作者: Randal Jackson
FY:蚂蚁_MYD
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