发布单位：台北市立天文科学教育馆
天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）探测到一颗棕矮星，名为W1935，距离我们47光年，它发出甲烷红外线辐射，这可能是由于其高层大气中的能量所造成，而产生这种辐射的高层大气加热与极光有关。
图说：艺术家对棕矮星W1935的想象图。图片来源：NASA / ESA / CSA / L. Hustak, STScI
地球上，极光是太阳吹向太空的高能粒子被地球磁场捕获后产生，它们沿着地球两极附近的磁场线进入大气层与气体分子碰撞，产生绚丽、舞动的光幕。木星和土星也有类似极光的过程，除了与太阳风的相互作用，也会从附近的活跃卫星如木卫一（Io）和土卫二（Enceladus）获得。天文学家表示对于像W1935这样孤立的棕矮星来说，缺乏恒星风来促进极光过程，并解释高层大气中甲烷排放所需的额外能量是一个谜。因此研究团队利用韦伯观测了12颗冷棕矮星样本，其中包括W1935（由参与Backyard Worlds Zooniverse计划的公民科学家Dan Caselden发现的天体）和W2220（使用NASA广域红外线巡天探测卫星发现的天体）。韦伯细致的细节发现W1935和W2220在成分上几乎相同，还具有相似的亮度、温度及水、氨、一氧化碳和二氧化碳的光谱特征。在韦伯灵敏独特的红外线波长下观察到明显的例外是W1935出现甲烷的发射，而W2220却没有观察到预期的吸收特征。研究人员表示我们预期会看到甲烷，因为甲烷遍布在这些棕矮星上，但却恰恰相反，甲烷并没有吸收光，而是在发光。这到底是怎么回事？为什么这个天体会释放出甲烷？
天文学家使用电脑模型来推断发射背后的原因，模拟显示W2220在整个大气层中的能量分布符合预期，随着高度的增加而变冷。而W1935的结果却出乎意料之外，最佳的模型支持逆温，即大气随着海拔的增加而变暖。研究人员表示这种逆温现象确实令人费解，我们曾在附近有恒星的行星上看过这种现象，恒星可以加热平流层，但在一个没有明显外部热源的天体上看到这种现像是疯狂的。为了寻找线索，研究人员把目光投向了我们太阳系的行星，气态巨行星可以作为在47光年外W1935大气层中所看到情况的代表。科学家意识到逆温现像在木星和土星等行星上非常突出，目前仍努力了解其平流层加热的原因，但太阳系的主要理论涉及极光的外部加热和来自大气层深处的内部能量传输（前者是主要解释）。研究该团队称W1935是太阳系外第一个具有甲烷发射特征的极光候选者，也是太阳系外最冷的极光候选者，有效温度约为摄氏200度。
在太阳系中，太阳风是极光过程的主要贡献者，木卫一和土卫二等活跃卫星分别在木星和土星等行星上发挥作用。W1935完全缺乏伴星，因此恒星风无法促成这种现象，至于一颗活跃的卫星是否会在W1935上的甲烷排放中发挥作用，目前还不得而知。研究人员表示透过W1935，我们现在有了一个太阳系现象的壮观延伸，但却没有任何恒星辐射来帮助解释。有了韦伯我们就可以真正揭开其化学反应的神秘面纱，并了解太阳系之外的极光过程可能有多么相似或不同之处。相关研究成果发表于American Astronomical Society第243届会议上。（编译/台北天文馆赵瑞青）