這個藝術家的概念描繪了距離地球47光年的褐矮星W1935。
使用美國國家航空暨太空總署詹姆士韋伯太空望遠鏡的天文學家發現了來自W1935的甲烷的紅外放射線。
這是一個意想不到的發現，因為褐矮星很冷，沒有主星;
因此，沒有明顯的能量來源來加熱其高層大氣並使甲烷發光。
研究小組推測，甲烷排放可能是由於產生極光的過程造成的，這裏以紅色顯示。
圖片來源：NASA、ESA、CSA、Leah Hustak （STScI）
使用美國國家航空暨太空總署詹姆士·韋伯太空望遠鏡的天文學家發現了一顆褐矮星（一種比木星大但比恒星小的物體），其紅外線發射來自甲烷，這可能是由於其高層大氣中的能量。 這是一個意想不到的發現，因為褐矮星W1935是冷的，沒有主星; 因此，高層大氣能量沒有明顯的來源。 研究小組推測，甲烷排放可能是由於產生極光的過程造成的。
這些發現將在 紐奧良舉行的美國天文學會第243次會議 上發表 .
為了幫助解釋 甲烷 紅外線發射 的奧秘，研究小組轉向了我們的 太陽系 。 排放中的甲烷是木星和土星等氣態巨行星的共同特征。 為這種發射提供動力的高層大氣加熱與極光有關。
在地球上，當從太陽吹入太空的高能粒子被地球磁場捕獲時，就會產生極光。 它們沿著地球兩極附近的 磁力線 傾瀉到我們的大氣層中，與瓦斯分子碰撞並產生詭異的、跳舞的光幕。 木星和土星具有相似的極光過程，涉及與 太陽風 的交互作用，但它們也從附近的活躍衛星（如木星）和土衛二（土星）獲得極光貢獻。
對於像W1935這樣孤立的褐矮星來說，沒有恒星風來促進極光過程並解釋 高層大氣 中甲烷排放所需的額外能量是一個謎。 研究小組推測，木星和土星的大氣現象等未解釋的內部過程，或與星際電漿或附近活躍衛星的外部交互作用可能有助於解釋排放。
一個偵探故事
極光的發現就像一個偵探故事。 由紐約美國自然歷史博物館的天文學家傑基·法赫蒂（Jackie Faherty）領導的一個團隊獲得了使用韋伯望遠鏡調查12顆冷褐矮星的時間。 其中包括W1935 - 一個由公民科學家Dan Caselden發現的物體，他與Backyard Worlds Zooniverse計畫合作 - 以及W2220，一個使用NASA的寬視場紅外勘測探測器發現的物體。
韋伯非常詳細地揭示了W1935和W2220在組成上似乎是彼此的複制。 它們還具有相似的水、氨、一氧化碳和二氧化碳的亮度、溫度和光譜特征。 一個引人註目的例外是，W1935顯示出甲烷的排放，而不是在W2220上觀察到的預期吸收特征。 這是在韋伯特有的敏感度的獨特紅外波長下看到的。
「我們預計會看到甲烷，因為甲烷遍布這些褐矮星。 但是，我們看到的恰恰相反：甲烷在發光，而不是吸收光。 我的第一個想法是，這到底是怎麽回事？ 為什麽甲烷排放物會從這個物體中排出？「Faherty說。
天文學家使用美國國家航空暨太空總署的詹姆士·韋伯太空望遠鏡研究了12顆冷褐矮星。
其中兩個——W1935和W2220——在構圖、亮度和溫度上似乎幾乎是雙胞胎。
然而，W1935顯示出甲烷的排放，與W2220觀察到的預期吸收特征相反。
研究小組推測，甲烷排放可能是由於產生極光的過程造成的。
圖片來源：NASA、ESA、CSA、Leah Hustak （STScI）
該團隊使用電腦模型來推斷排放背後的原因。 建模工作表明，W2220在整個大氣中具有預期的能量分布，隨著高度的增加而變冷。 另一方面，W1935 的結果令人驚訝。 最好的模型傾向於溫度反轉，大氣隨著高度的增加而變暖。
「這種溫度反轉確實令人費解，」來自英國赫特福德大學的合著者、這項工作的首席建模師Ben Burningham說。 「我們已經在附近有一顆恒星可以加熱平流層的行星上看到過這種現象，但在沒有明顯外部熱源的物體上看到它是瘋狂的。
來自太陽系的線索
為了尋找線索，該團隊在我們自己的後院尋找太陽系的行星。 這些氣態巨行星可以作為在40光年外的W1935大氣層中所看到的事物的代理。
研究小組意識到，在木星和土星等行星中，溫度反轉很突出。 目前仍在進行工作來了解它們平流層加熱的原因，但太陽系的主要理論涉及極光的外部加熱和來自大氣深處的內部能量傳輸（前者是主要的解釋）。
褐矮星極光候選者的背景
這不是第一次用極光來解釋褐矮星的觀測。 天文學家已經探測到來自幾顆較暖的褐矮星的無線電發射，並援引極光作為最可能的解釋。 使用凱克天文台等 地面望遠鏡 進行搜尋，以尋找這些發射無線電的 褐矮星 的紅外特征，以進一步描述這種現象，但沒有定論。
W1935是太陽系外第一個具有甲烷排放特征的極光候選者。 它也是太陽系外最冷的極光候選者，有效溫度約為400華氏度（200攝氏度），比木星高約600華氏度。
在我們的太陽系中，太陽風是極光過程的主要貢獻者，像木衛一和土衛二這樣的活躍衛星分別在木星和土星等行星中發揮作用。 W1935完全沒有伴星，因此恒星風無法促成這一現象。 活躍的衛星是否可能在W1935的甲烷排放中發揮作用還有待觀察。
「有了W1935，我們現在有了太陽系現象的壯觀延伸，沒有任何恒星放射線來幫助解釋，」Faherty指出。 「有了韋伯，我們可以真正'開啟引擎蓋'的化學成分，並解開極光過程在我們太陽系之外的相似或不同之處，」她補充道。
