天文学家已经使用了美国国家科学基金会的卡尔·詹斯基超大型阵列(VLA)和美国宇航局的斯必泽太空望远镜对棕色矮星(物体质量介于行星和恒星之间的中间物体)进行了首次风速测量。
基于已知的太阳系中巨大的木星和土星的事实,由巴克内尔大学的卡特琳·艾勒斯(Katelyn Allers)领导的一组科学家意识到,他们可以通过结合来自VLA的无线电观测和来自VLA的红外观测来测量棕矮星的风速斯皮策。
Allers说:“当我们意识到这一点时,我们感到惊讶的是,没有人做到这一点。”
天文学家研究了一个名为2MASS J10475385 + 2124234的棕色矮星,这个物体的大小与木星大致相同,但质量大约是木星的40倍,距地球约34光年。褐矮星有时被称为“失败的恒星”,比行星还要重,但质量不足以在其核心引起为恒星提供动力的热核反应。
Allers说:“我们注意到,由无线电观测确定的木星旋转周期不同于由在可见和红外波长处观测确定的旋转周期。”
她解释说,这种差异是因为无线电辐射是由与行星磁场相互作用的电子引起的,磁场与行星内部的磁场根深蒂固,而红外线则来自大气层的顶部。大气层的旋转速度比行星内部的旋转速度快,相应的速度差异是由于大风引起的。美国自然历史博物馆的约翰娜·沃斯说:“由于我们期望在棕矮星中使用同样的机制,因此我们决定用射电和红外望远镜来测量其旋转速度。”
他们在2017年和2018年用Spitzer观测了2MASS J10475385 + 2124234,发现其红外亮度有规律地变化,这可能是由于其高层大气中一些长寿命特征的旋转所致。该团队在2018年进行了VLA观测,以测量物体内部的旋转周期。
就像木星一样,他们发现褐矮星的大气旋转得比其内部快,计算出的风速约为每小时1425英里。这比木星的风速(约230 mph)快得多。
Allers说:“这与预测棕矮星更高风速的理论和模拟是一致的。”
天文学家说,他们的技术不仅可以用来测量其他褐色矮星上的风,而且可以用来测量太阳系外行星上的风。