(圖: NASA/JPL-Caltech)

棕矮星(Brown Dwarf)是相當特別的一種星體,若能夠仔細研究其演化的過程,無疑能提升我們對行星、恆星的了解。而加州理工學院(Caltech)的一組研究團隊,日前使用了偏振測量(polarimetry)的技術觀測了先前無法觀察到的棕矮星雲層,其論文已發表於《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

棕矮星

棕矮星的質量介於行星與恆星之間,其質量雖大但不足以維持其氫核融合反應,因此也被稱為「失敗的恆星」。部分的棕矮星能夠以氚(deuterium)進行核融合反應,但能持續的時間不長,很快就會開始冷卻並向內崩塌。

而在 2013 年時,天文學家發現了距地球僅有 6.5 光年的棕矮星雙星系統——Luhman 16AB,是迄今距離地球最近的棕矮星。先前的研究中,科學家以亮度的改變推測了其大氣層上的雲層變化,但一直仍無法對更細微、不會改變亮度的雲層進行研究。

偏振測量

為研究此種類型的雲層變化,加州理工的研究團隊決定使用偏振測量的技術來進行觀測。偏振測量即是透過偏振器過濾出特定極化方向的電磁波,藉此推論其所散發出來源的環境。此技術在數十年前便已存在了,但直到近年來因科技的迅速發展,才得以應用於天體觀測上。加州理工學院的迪米特里·馬威特(Dimitri Mawet)也表示:「偏振測量是相當困難的技術,但隨著近年科技的進展與資料分析技術的改善,使其精準度與靈敏度大幅提升,能夠應用於研究遙遠的超大質量黑洞、新生與死亡中的恆星、棕矮星、外行星,以及所有在太陽系內的天體」。

研究成果

因此,團隊使用了位於智利的甚大望遠鏡(Very Large Telescope)配合偏振測量技術進行觀測。雖然其無法直接以肉眼看到雲層的變化狀況,但團隊使用了複雜的電腦模型進行推算,試圖找出會產生觀測到偏振模式的雲層狀況。藉此,其發現了兩條如木星上雲帶一般的雲層結構,太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute)的天文學家,朱利安·吉拉德(Julien Girard)對此表示:「我們認為這些雲帶可能會降下矽酸鹽(silicates)或氨(ammonia)。其實是非常糟糕的天氣」。

該研究的成果無疑是偏振測量的一大進展,也許未來能夠更進一步應用在研究外行星的大氣層狀況。不僅能觀測氣候,甚至有望協助尋找生命的存在。

參考資料:

  1. Starr, M. (n.d.). Astronomers Detect Turbulent Bands of Clouds on a Brown Dwarf 6.5 Light-Years Away. ScienceAlert
  2. Millar-Blanchaer, M. A., Girard, J. H., Karalidi, T., Marley, M. S., Holstein, R. G. V., Sengupta, S., … Hinkley, S. (2020). Detection of Polarization due to Cloud Bands in the Nearby Luhman 16 Brown Dwarf Binary. The Astrophysical Journal894(1), 42. doi: 10.3847/1538-4357/ab6ef2
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