Nature: 棕矮星上夢幻版的極光

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「如果你能夠站在棕矮星表面 —— 你大概根本不可能做到，因為它的極端高的溫度與能夠撕裂人的表面引力 —— 你將感受到夢幻般的極光，它比太陽系中能夠探測到的極光強烈幾十萬倍。」

source:dailymail.co.uk

唧唧堂研究人王善欽，帶來最新翻譯的文章及相關論文：星星上的極光 —— 棕矮星的極光表明它們更像大行星而非恆星。

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棕矮星的極光表明他們更像大行星而非恆星

天文學家們研究了一顆離地球20光年的暗淡恆星，發現它正在發射極光，這與發生於地球上的北極光很類似。

這個發現表明，這類被稱為棕矮星或失敗恆星的星體，它們的行為更像大行星。

「棕矮星填充了恆星與行星之間的空隙，有更多的證據表明，我們要將棕矮星視為大的行星，而不是失敗的恆星，」來自謝菲爾德大學物理與天文系的Stuart Littlefair說。

我們已經知道，棕矮星擁有多雲的大氣，與行星類似，雖然棕矮星上的雲由構成地球上演示的礦物質形成；現在我們知道棕矮星也會有強極光。

這個發現發表於《自然》（Nature）。

「我們發現，棕矮星在磁場活動性方面不像小的恆星；它們像具有極強極光的巨行星，」加州理工學院的天文學助理教授、領導這個小組的Gregg Hallinan說道。

「如果你能夠站在棕矮星表面 —— 你大概根本不可能做到，因為它的極端高的溫度與能夠撕裂人的表面引力 —— 你將感受到夢幻般的極光，它比太陽系中能夠探測到的極光強烈幾十萬倍。」

當帶電粒子試圖進入行星磁場時，極光現象產生。在行星磁球中，這些粒子被沿著磁力線到行星磁極的方向加速。在行星磁極附近，帶電粒子撞擊到大氣中的氣體原子，產生了與極光相關聯的明亮輻射。

在這個研究中，研究小組對一個名為「LSRJ1835+3259」的棕矮星進行了一個完備的觀測競賽。

這個小組使用了世界上最強大的射電望遠鏡，位於新墨西哥的國立射電天文臺的卡爾央斯基甚大陣（Karl G. Jansky Very Large Array，JVLA）以及世界上最強大的光學望遠鏡，包括帕洛瑪天文臺的海爾望遠鏡與凱克天文臺的望遠鏡，進行了這個突破性的觀測。

使用JVLA，它們探測到一個明亮的射電波脈衝，這表明這個棕矮星在旋轉。這個物體每2.84小時旋轉一周，因此這個小組能夠在單個晚上觀測到近3次完整的旋轉。

這些天文學家使用海爾望遠鏡並觀測棕矮星在射電脈衝周期內的光學變化。

「用當今世界上最珍貴的望遠鏡之一：海爾望遠鏡，在夜間追蹤構成極光的可見光，同時用當今世界上最新的射電望遠鏡：JVLA，追蹤它的射電輻射，這是簡直太讓人興奮了。」參與了部分工作的、牛津大學的Garret Cotter說。

最後，研究者們用凱克望遠鏡精確測量整個時間段內的棕矮星亮度，由於棕矮星極端暗淡，是我們的太陽上萬倍那麼暗，因此這並不是一個簡單的功勳。

這群天文學家確定，明亮的光學特徵可能由電子引發，這些電子撞擊到棕矮星的以氫為主的大氣中，製造出極光。

原文：LIKE PLANETS, FAILED STARS HAVE BEAUTIFUL AURORAS，發表在futurity.org，作者：Amy Pullan-Sheffield，譯者：唧唧堂研究人，王善欽。

論文原文

Magnetospherically driven optical and radio aurorae at the end of the stellar main sequence

G. Hallinan, S. P. Littlefair, G. Cotter, S. Bourke, L. K. Harding, J. S. Pineda, R. P. Butler, A. Golden, G. Basri, J. G. Doyle, M. M. Kao, S. V. Berdyugina, A. Kuznetsov, M. P. Rupen & A. Antonova

Nature 523, 568–571 (30 July 2015) doi:10.1038/nature14619

Abstract

Aurorae are detected from all the magnetized planets in our Solar System, including Earth1. They are powered by magnetospheric current systems that lead to the precipitation of energetic electrons into the high-latitude regions of the upper atmosphere. In the case of the gas-giant planets, these aurorae include highly polarized radio emission at kilohertz and megahertz frequencies produced by the precipitating electrons2, as well as continuum and line emission in the infrared, optical, ultraviolet and X-ray parts of the spectrum, associated with the collisional excitation and heating of the hydrogen-dominated atmosphere3. Here we report simultaneous radio and optical spectroscopic observations of an object at the end of the stellar main sequence, located right at the boundary between stars and brown dwarfs, from which we have detected radio and optical auroral emissions both powered by magnetospheric currents. Whereas the magnetic activity of stars like our Sun is powered by processes that occur in their lower atmospheres, these aurorae are powered by processes originating much further out in the magnetosphere of the dwarf star that couple energy into the lower atmosphere. The dissipated power is at least four orders of magnitude larger than what is produced in the Jovian magnetosphere, revealing aurorae to be a potentially ubiquitous signature of large-scale magnetospheres that can scale to luminosities far greater than those observed in our Solar System. These magnetospheric current systems may also play a part in powering some of the weather phenomena reported on brown dwarfs.

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