在最近舉行的 美國天文學會 (AAS) 年會上——美國國內最大的專業天文學家組織——許多宇宙天體都迎來了它們的高光時刻。
但在棕矮星的案例中，這種光芒非常微弱。
棕矮星存在於行星和恆星之間的一種中間地帶。它們的質量足夠大，以至於核心壓力足以融合氘——氫的一種同位素——但質量不足以融合正常的氫，即定義一顆真正恆星的自持過程。這個質量範圍大約是從 13 個木星質量到大約 75 倍於該氣體巨星的質量（或約為太陽質量的 0.075 倍）。
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它們還會透過引力收縮產生熱量，而一些接近質量尺度頂端的棕矮星也會融合鋰。但所有這些過程都是短暫的，使得棕矮星相對惰性。因此，它們有時被稱為“失敗的恆星”，我認為這個綽號顯然是不公平的。我們憑什麼評判？也許棕矮星實際上只是超常發揮的行星。
但由於融合過程是短暫的，棕矮星形成後不久就會開始冷卻，並且隨著時間的推移逐漸褪色。這意味著它們在可見光中非常微弱，甚至對於光學望遠鏡來說是完全不可見的，即使它們離地球非常近。第一顆被發現的棕矮星 Teide-1，位於附近的昴星團中，直到 1995 年才被證實。好訊息是，這些天體保留了形成時的大部分剩餘熱量，因此它們會發出持久的紅外光芒，這使得它們在這些波長下更容易被發現。
儘管如此，在最初發現近三十年後，關於棕矮星，我們仍然有很多不瞭解的地方。關於它們仍然籠罩著一層神秘的光環——在 AAS 會議上宣佈的一個案例中，這是一個非常字面意義上的光環。
CWISEP J193518.59-154620.3——我們簡稱它為 W1935，因為天文學家就是這麼做的——是一顆位於人馬座的棕矮星。它非常寒冷，就這些天體而言：它大約為 200 攝氏度，這使得它極其微弱。直到 2019 年才被發現，儘管它距離地球僅約 47 光年。這在銀河尺度上是非常近的，幾乎就在我們家門口。
天文學家最近使用了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 來觀測 W1935，作為一項旨在更好地瞭解寒冷棕矮星的組成、結構和大氣層的計劃的一部分。他們將該天體的光線分離成不同的顏色，形成了它的光譜，該光譜可用於顯示不同分子的存在和豐度，例如水和二氧化碳。
然而，光譜揭示了一個驚喜。通常情況下，棕矮星中氣態大氣甲烷會吸收來自下方的紅外光，因此在某些光譜波長處亮度會下降。天文學家看到的卻恰恰相反：甲烷不是吸收紅外光，而是發射光。這意味著一定有某種東西在向 W1935 大氣層中的甲烷分子注入能量。
尚未有關於這項研究的同行評議論文發表，但這個光譜上的驚喜引發了一些有趣的問題。這顆棕矮星太冷了，以至於它的環境溫度不可能是激發甲烷的能量來源。儘管可能是某些內部過程是罪魁禍首，但一個更可能的解釋是 W1935 擁有極光，根據收集資料的天文學家的說法。
這真是一個大驚喜！在地球上，當太陽風的亞原子粒子被我們地球的磁場捕獲時，就會發生極光。這些粒子被漏斗狀地匯入我們的大氣層，在那裡它們撞擊大氣中的氣態原子和分子，使它們像字面意義上的霓虹燈一樣發光。
棕矮星可以擁有強大的磁場，因此這當然是可能的。問題是 W1935 是一顆宇宙中的孤星；附近沒有恆星可以為其提供粒子以產生極光。
然而，還有另一種可能性，而且非常有趣。木星擁有由太陽風驅動的極光，也由其三顆衛星引發：木衛一、木衛二和木衛三。例如，對於構造活動極為活躍的木衛一來說，它火山噴發到太空中的硫與木星的磁場相互作用，從而產生極光。
W1935 是否也可能發生類似的事情？如果它有一顆衛星，或者更令人興奮的是，甚至有一個行星質量的天體繞其執行，那麼該伴星上的火山活動可能會驅動極光。湧入的粒子將被棕矮星的磁場捕獲並流入大氣層，激發甲烷分子並使其發光。即使從宇宙的角度來看，W1935 離我們很近，但它仍然太遠太微弱，我們無法看到任何繞軌道執行的伴星。但有可能間接探測到這樣的天體。例如，正如我們在木星衛星引起的極光中所看到的那樣，W1935 的極光可能會隨著伴星的軌道週期而週期性地增強和減弱。辨別出這種模式可能非常困難，但理論上是可能的。
之前已經在棕矮星周圍探測到極光，但從未在像 W1935 這樣寒冷的棕矮星周圍探測到。這項發現可能有助於更好地理解棕矮星的行為，特別是那些具有強磁場的棕矮星。而且，誰知道呢，也許它也可能偶然發現一顆行星或衛星。
總的來說，自然傾向於製造少量的大型天體和大量的小型天體；例如，高質量恆星很少見，而低質量恆星（如紅矮星）很常見。如果這條規則延伸到更小的天體，棕矮星可能成為宇宙中最普遍的亞恆星天體。我們已經進行了近 30 年的觀測，表明它們是多麼有趣，但它們仍然能夠給我們帶來驚喜。顯然，它們的閃耀時刻才剛剛開始。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。