天文學家有史以來首次在太陽系外的天體上發現了水雲的有力證據。
研究人員表示,對距離地球7.2光年的寒冷天體 WISE 0855 的新觀測表明,這顆“失敗的恆星”的大氣層中存在水雲或冰雲。
加州大學聖克魯茲分校天文學和天體物理學助理教授、研究主要作者安德魯·斯凱默在大學釋出的一份宣告中說:“我們預計如此寒冷的天體會有水雲,而這是它存在水雲的最佳證據。”[寒冷的褐矮星可能存在水冰雲(影片)]
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WISE 0855 的質量是木星的五倍,這使其成為一顆褐矮星——一種太大而不能成為行星,但又太小而無法引發為恆星提供動力的內部核聚變反應的天體(這個事實解釋了這些天體的另一個名稱:“失敗的恆星”)。
科學家在 2014 年利用美國宇航局廣域紅外巡天探測器 (WISE) 的資料發現了 WISE 0855。 2014 年的另一篇論文(由斯凱默共同撰寫)基於有限的光度資料(該天體在特定光波長下的亮度),揭示了該天體大氣層中存在水雲的一些證據。
在新研究中,斯凱默和他的同事使用夏威夷的北雙子座望遠鏡對這顆褐矮星進行了 13 個夜晚的研究。北雙子座位於夏威夷最高的山峰(莫納克亞山)上,該海拔高度的水汽很少,不會干擾望遠鏡的觀測。
這些觀測使天文學家首次對 WISE 0855 進行了光譜學(光指紋)測量。該團隊發現了水蒸氣,並證實了該天體的溫度約為零下 10 華氏度(零下 23 攝氏度或 250 開爾文)。相比之下,木星雲頂的溫度約為零下 225 華氏度(零下 143 攝氏度或 130 開爾文)。
斯凱默在另一份宣告中說,WISE 0855“比任何其他以地面光譜學在該波長下探測到的天體暗淡五倍”。“現在我們有了光譜,我們就可以真正開始思考這個天體中發生了什麼。我們的光譜表明,WISE 0855 主要由水蒸氣和雲組成,其整體外觀與木星非常相似。”
具體而言,WISE 0855 的光譜看起來與木星大氣層中發現的水吸收特徵非常相似。但也存在一些差異,例如磷化氫(磷和氫的化合物)的含量:木星有很多磷化氫;而 WISE 0855 沒有。
磷化氫是在天體灼熱的內部產生的,因此其在大氣光譜中的存在表明發生了大量的混合。因此,根據磷化氫濃度,研究團隊成員表示,木星的大氣層似乎比 WISE 0855 的大氣層更加湍流。
這項新研究發表在《天體物理學雜誌快報》上。
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