射电望远镜发现微弱的超行星

天文学家第一次使用来自射电望远镜的观测数据和毛纳基亚(Maunakea)上的一对天文台来发现和表征冷褐色矮星,也被称为“超行星”或“失败之星”。该发现被命名为BDR J1750 + 3809,是通过无线电观测发现的第一个星下物体-到目前为止,在红外空中勘测中主要发现了棕色矮星。

首先使用来自欧洲低频阵列(LOFAR)望远镜的数据来识别BDR J1750 + 3809(被发现小组称为“ Elegast”),然后使用位于莫纳克亚山顶的望远镜(即国际双子座天文台和NASA红外望远镜设施(由夏威夷大学运营)。用LOFAR等敏感的射电望远镜直接发现这些物体是一项重大突破,因为它证明了天文学家可以探测到太冷和微弱而无法在红外测量中找到的物体,甚至可以探测到自由漂浮的巨型气体系外行星。

这项研究发表在《天体物理学杂志快报》上。美国宇航大学天文学研究所(IfA)的天文学家Michael Liu和研究生Zhangzhoujian是该论文的共同作者。刘说:“这项工作为寻找漂浮在太阳附近的最冷物体开辟了一种全新的方法,否则用过去25年的方法很难发现。”

布朗矮人以新的视角

褐矮星横跨最大的行星和最小的恒星之间的边界。有时被称为“失败的恒星”的褐矮星缺乏能够触发氢在其核中融合的质量,而是在红外波长下发光,并伴有余热。褐矮星也被称为“超级行星”,其气态大气比我们太阳系中的气体巨行星更像任何恒星。

虽然棕矮星缺乏使太阳发光的聚变反应,但它们可以发出无线电波长的光。为这种无线电发射供电的基本过程是众所周知的,因为它也发生在太阳系中最大的行星上。木星的强大磁场使电子等带电粒子加速,从而产生辐射,在这种情况下为无线电波和极光。

褐矮星是无线电发射器,这一事实使天文学家进行国际合作,从而制定了一种新颖的观测策略。以前,仅从少数几个冷棕矮星中检测到无线电辐射,这些矮矮星矮人通过红外勘测被发现并归类,然后用射电望远镜进行观测。该团队决定采用一种敏感的射电望远镜来发现冷淡的无线电源,然后使用Maunakea望远镜进行后续的红外观测以对其进行分类,从而改变这一策略。

这项研究的主要作者,荷兰ASTRON公司的天文学家哈里斯·韦丹汉姆说:“我们问自己,'为什么将我们的射电望远镜对准编入目录的褐矮星?” “让我们对天空做一个大的图像,然后直接在收音机中发现这些物体。”

BDR J1750 + 3809本身就是一个令人振奋的结果,它的发现可能为天文学家测量系外行星磁场的特性提供一个诱人的前景。天文学家目前可以用射电望远镜检测到的最接近系外行星的是冷棕矮星,这一发现可以用来检验预测系外行星磁场强度的理论。磁场是决定系外行星大气特性和长期演变的重要因素。

技术可能会产生进一步的结果

研究小组在观测中发现了各种有说服力的无线电信号后,不得不将可能有趣的来源与背景星系区分开来。为此,他们搜索了一种特殊的圆极化无线电波,它是来自恒星,行星和褐矮星的光,但不是来自背景星系的光。找到圆极化的无线电源后,研究小组转向了存档影像,双子星座-北望远镜和NASA IRTF,以提供识别发现所需的测量数据。

NASA IRTF配备了灵敏的光谱仪SpeX,在过去20年中一直是研究褐矮星的主力军,其中包括5年前由国家科学基金会资助的升级。该团队使用SpeX获得了BDR J1750 + 3809的光谱,该光谱揭示了大气中甲烷的特征信号。甲烷是最酷的棕色矮星的标志,并且在我们太阳系的巨大气体行星的大气层中也很丰富。

UH IfA的IRTF主任兼天文学家John Rayner表示:“这些观察结果确实突显了SpeX在其NSF资助下于2015年升级了最先进的红外阵列和电子产品之后提高了效率。”

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