事實上，天文學家可以從6.5光年外看到褐矮星上的雲層和天氣
2020-07-27 天文在線褐矮星的定位很奇怪。不算是一個恆星或行星，它是位於氣態巨行星和恆星之間的一種。他們比氣態巨行星比如木星，要有更大的質量，但是還不足以來觸發聚變而變成恆星。
但是天文學家仍然研究它們，誰能抗拒的了褐矮星的魅力呢
氣態巨行星-木星是我們太陽系最大的行星，最突出的特徵之一就是給予星球條紋形狀的雲帶。如今一組研究人員在一個褐矮星上也發現了類似的條紋特徵。
木星是太陽系之王，比所有星球加起來質量還要大。由於大氣層的雲帶，木星有著獨特的外觀。現在一組研究人員在一個褐矮星上也發現了類似的條紋特徵。 圖像來源：哈勃太空望遠鏡／露天實驗室
宣布這些發現的新研究標題為「在Luhman 16褐矮星聯星附近雲帶檢測到的偏振」。主作者是麥克斯韋·米勒·布蘭查爾，一位加州理工學院天文學系的博士後學者。這篇文章發表在天文物理期刊。
如果你有一副偏光太陽鏡，那你就能更好理解他們是怎麼得出結論的了
從蠟燭，檯燈或太陽發射的光線是非偏光的。但是當光線達到表面時，它可以變得偏光。這意味著電磁波的振動發生在單個平面上了。一般來說，我們管它叫作強光，像是從溼的馬路上反射到我們眼睛的太陽光。強光甚至可以致盲。
偏光太陽鏡通過過濾反射光與強光相抵消
「我總是覺得偏振儀器就像是天文學家的偏光太陽鏡一樣。只不過我們不是要阻擋強光而是要測量它。」主作者麥克斯韋·米勒·布蘭查爾，加州理工學院。
在這個研究中，團隊用了偏振測量來研究Luhman 16A，是名叫Luhman 16 L/T的過渡褐矮星聯星中的一半。Luhman 16是我們已知的最近的褐矮星，位於船帆座，離太陽只有6.5光年
Luhman 16褐矮星聯星，也叫做WISE J104915.57-531906。圖像來源：美國國家航空航天局／美國噴氣動力試驗室／雙子座 觀測臺／極光／美國國家衛生基金會
「我總是覺得極化儀器就像是天文學家的偏光太陽鏡一樣。」麥克斯韋·米勒·布蘭查爾這樣說道，他是加州理工學院天文學系的羅伯特·密立根博士後學者。「只不過我們不是要阻擋強光而是要測量它。」他在新聞報導中如是說。米勒·布蘭查爾和他的同事在他們的研究中用了歐洲南方天文臺的一個非常大的望遠鏡。
這已經不是第一次天文學家在褐矮星上發現雲帶了，眾多研究，包括一個2017年的，在褐矮星發現了類似氣巨星一樣的雲帶特徵。但這是第一次用了偏振測量方法。
偏振測量不算是一個新技術，但是在天文學實施很難。但是科學家們很有興趣並且正在發明使用他的新技術。
迪米特裡·馬威特，加州理工學院天文學系的一位教授，也是一位美國噴氣動力試驗室（由加州理工學院為nasa管理）的高級研究科學家，說道，偏振測量在天文學界正接受著更多關注，他是一種很難的藝術，但是新科技和數據分析方法使他比以前更加精確敏銳，使得無論是很遠質量很大的黑洞，新星、垂死星，褐矮星，地外行星，還是我們太陽系的物體，這些方面的開創性研究都得以實現。
行星，褐矮星，恆星的質量對比展示圖。圖源：美國國家航天航空局／加州理工學院噴氣動力實驗室／羅伯特 赫特 （IPAC）
那麼，他們到底看到了什麼？
這篇研究專注於Luhman A，但是以前的研究已經學習了其姊妹星Luhman B。那些研究推斷出雲層的存在，但是沒有一個關注到偏光。他們只是看到亮度隨時間變化而推出。這一點也有道理，但是只有在雲層改變明亮度的時候才對，事實上不是所有雲層都這樣。
米勒·布蘭查爾說道，偏振測量是現在唯一一個可以檢測到不隨著時間改變亮度的雲帶的技術。這是能找到Luhman 16A上雲帶的關鍵，因為它們不會變化。
這篇研究並沒有產出雲帶或褐矮星本身的光學影像，但是數據顯示出他們是存在的。但是它們對於偏光數量的測量使得他們通過成熟的大氣模型推斷出雲帶的存在。不幸的是，他們不能決定到底有幾個雲帶在繞著Luhman 16A旋轉，但是根據他們的模型，可能是兩個。
他們團隊使用極大望遠鏡的NaCo儀器（納斯米斯自適應光學系統（NAOS）+近紅外成像儀和光譜儀(CONICA)），把聯星中的兩個都測量了。其中一個顯示出了雲帶，另外一個卻沒有。
研究中的圖解展示了線性偏振角度和程度的不同情況。他們的模型（綠色方框）顯示出Luhman 16A有兩個雲帶。圖源：米勒·布蘭查爾等作者，2020
在研究中作者寫到，Luhman 16B的測量可以被扁率或雲帶解釋，但是Luhman 16A的偏光只能被雲帶解釋，和那些在太陽系看到的很相似。
我們認為這些風暴很有可能降下矽酸鹽或氨，實際上那裡的天氣挺極端的。聯合作者朱利安·吉拉德，太空望遠鏡科學研究所。
那麼這些雲層會有怎樣的效果呢？根據太空望遠鏡科學研究所的聯合作者朱利安·吉拉德，他可能與我們認為的木星上所發生的很相似。「我們覺得這些風暴很有可能降下矽酸鹽或氨，實際上那裡的天氣挺極端的。」
這個團隊也解釋了他們研究與以前研究的區別：「之前對於Luhman 16A光度和光譜變異性的研究要麼表明了雲層的存在，要麼因為沒有檢測到變異性而無法限制雲的形態。而我們的
偏振測量可檢測出使用這些技術無法找到的頻帶，因為這兩種方法都依賴於雲的形態或在視線內外旋轉的變化。
對於這項研究背後的團隊來說，這僅僅代表著用偏振測量來探索褐矮星的開始。他們說這個研究對於「星際物體的雲動力學有更進一步的了解」是十分重要的。
在他們的結尾中這樣寫道，在其他可比的的褐矮星（比如有著約束良好的質量和/或傾斜度）上可以採取類似的偏振測量研究。
不幸的是，在此篇研究中用到的NaCo儀器退役了。但是之後也會有其他儀器。
這篇研究的結果不僅限於褐矮星。作者說，他們為未來的研究開啟了新的篇章，不僅是褐矮星大氣動態還包括巨大地外行星的研究。這些方法可以被用來搜尋生命跡象或可適居性
米勒·布蘭查爾說道，在褐矮星和地外行星上，偏振測量對於雲的性質都很敏感。這個技術是第一次被真正用來理解太陽系外雲層的屬性。
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