荷蘭天文學家首次用射電望遠鏡直接探測到一顆褐矮星

2020-11-11 技術力量


荷蘭天文學家首次用射電望遠鏡直接探測到一顆褐矮星

荷蘭射電天文學研究所的天文學家利用LOFAR射電望遠鏡發現了一個 "褐矮星"，這是一種比木星更巨大，但質量明顯小於太陽的微弱天體。該天體被稱為 "Elegast"，它的發現開闢了一條利用射電望遠鏡發現 "褐矮星"系外行星的新途徑。

褐矮星發出的無線電波攜帶著它們的磁場強度信息。到目前為止，無線電觀測只能測量強磁場（約為普通冰箱磁鐵強度的一百倍），LOFAR的低觀測頻率使它對磁場很敏感，這在最冷的褐矮星和大型系外行星上假定存在的範圍內。

荷蘭射電天文學研究所的哈裡斯·韋丹姆博士說："磁場控制著系外行星周圍的大氣特性和輻射環境，射電觀測是我們測量它們的最佳希望。有了這一發現，我們向實現射電天文學對系外行星科學的承諾邁出了重要一步。"

該研究團隊使用了一種新技術來發現Elegast。此前，天文學家將射電望遠鏡對準已知並編目的褐矮星，這些褐矮星都是在紅外波長下從它們微弱的光芒中發現的。荷蘭萊頓天文臺VENI博士後研究員、該研究的共同作者喬·卡林漢姆博士說："有了LOFAR，我們想去尋找類似木星的行星。這些行星太微弱了，在現有的紅外勘測中還沒有發現，所以我們決定直接在射電圖像中尋找這些天體。"

像Elegast和系外行星這樣的天體在特殊的 "偏振 "射電圖像中脫穎而出，因為它們發出的無線電波的電場在傳播過程中會以一種特有的圓形模式旋轉，這種現象被稱為圓偏振。荷蘭射電天文學研究所的蒂姆·西姆威爾博士說："我們無法在標準射電圖像中從數百萬個星系群中挑選出Elegast，但當我們製作圓偏振圖像時，Elegast立即脫穎而出。"隨後，該小組利用雙子座望遠鏡（美國國家科學基金會NOIR實驗室的一個項目）和美國宇航局的紅外望遠鏡設施進行紅外跟蹤觀測，確認Elegast確實是一顆冷棕矮星。

Elegast是第一顆在射電圖像中直接被確認的同類天體。該研究團隊現在正忙於獲取Elegast的後續觀測數據，以測量其磁場，並將結果與理論進行比較。他們還在篩選LOFAR數據，以確定更多類似Elegast的天體。

韋丹姆博士說："我們的最終目標是了解系外行星的磁力，以及它如何影響它們承載生命的能力。因為像Elegast這樣的冷棕矮星的磁性現象與太陽系行星上看到的現象非常相似，我們期望我們的研究能夠提供一個重要的數據，以測試預測太陽系外星體磁場的理論模型。"

《天體物理學雜誌通訊》刊登了這份研究報告。

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