“流氓”行星SIMP 0136+0933大气层像蛋糕一样在没有恒星的情况下在太空中飞驰

SIMP 0136+0933的艺术家插图。这个宇宙物体是北半球天空中可见的最明亮的无星物体。（图片来源：uux.cn美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、J.Olmsted（STScI））

（神秘的地球uux.cn）据美国生活科学网站（Abha Jain）：研究人员利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）生成了有史以来第一份关于流氓系外行星状物体的天气报告，报告显示了云层和碳化学物质，以及高空极光。

3月3日发表在《天体物理学杂志快报》上的研究结果还表明，该天体具有复杂的分层大气层。

地球的大气层是一层气体，主要是氮气和氧气。但是太阳系中的其他行星有非常不同的大气层。例如，金星的空气比地球的空气厚得多，而且是硫酸性的：它是由硫酸组成的。在我们的宇宙邻居之外的行星上也观察到了这种大气层的多样性：一些系外行星的大气层被水蒸气浸透，而另一些则拥有过热的沙云。

现在，研究人员将JWST指向一个名为SIMP 0136+0933的神秘物体，以了解更多关于其大气层的信息。该研究的主要作者、波士顿大学天文学系的研究生Allison McCarthy说，这个物体的身份仍然模糊不清。

她在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志：“它不是传统意义上的行星，因为它不绕恒星运行。”。然而，“它的质量也低于典型的褐矮星（所谓的‘失败恒星’），”她补充道。

SIMP 0136+0933的日长为2.4小时，位于20光年外的船底座星云中。由于它是北半球最明亮的自由漂浮行星质量物体，并且远离可能混淆观测的恒星，因此它已被美国宇航局斯皮策太空望远镜等望远镜直接拍摄到。这些观测结果表明，SIMP 0136+0933的大气异常多变，电磁波谱的红外区域（人类会将其感知为热量）存在波动。但导致这种变化的物理现象仍然未知。

为了揭示这些过程，McCarthy及其同事使用JWST的近红外光谱仪测量了SIMP 0136+0933发射的短波辐射的强度。2023年7月23日，他们在近三个小时内收集了大约6000个这样的数据集，对整个物体进行了采样。然后，在接下来的三个小时里，他们使用太空望远镜的中红外仪器对更长的波长重复了这一过程。

然后，研究人员创建了光曲线，以显示红外辐射的“亮度”（或强度）如何随时间变化。这些曲线表明，不同波长的表现不同。在任何一点上，一些人都变亮了，另一些人变暗了，还有一些人没有改变。尽管如此，研究人员发现光曲线形成了三个簇，每个簇都有一个特定的形状，尽管有些可变。

上图中，使用詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外辐射数据创建的光曲线有助于揭示SIMP 0136+0933有两层云层。（图片来源：uux.cn美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、J.Olmsted（STScI））

类似的光曲线形状表明，类似的大气机制导致了它们。为了确定这些，研究人员建立了SIMP 0136+0933大气模型。这使他们能够推断出第一个波长簇起源于低洼的铁云层，第二个波长簇来自较高的镁橄榄石云层。云层也可能是斑驳的，这可能导致了波长簇曲线的一些变化。

但云层无法解释第三个波长簇，它似乎起源于云层之上。相反，研究人员认为这种辐射来自“热点”，或可能源于射电极光的大气热区。这些射电极光类似于地球的北极光，但它们在射电波长范围内。

然而，即使是这些模型也无法解释所有的观察结果，比如为什么第一个星团的曲线形状如此多样化。研究人员提出，大气中的一氧化碳等碳基化学物质团块可能是造成这一现象的原因，它们在某些时候吸收了某些波长的辐射。

麦卡锡说：“虽然这些变异机制是假设的，但这是我们第一次直接在SIMP 0136的大气中观察到它们。”。但从长远来看，几个小时的观测不足以了解SIMP 0136+0933的大气层。为此，研究人员需要在几天内研究该物体，可能是使用美国国家航空航天局的南希·格雷斯·罗马太空望远镜，该望远镜预计将于2027年发射。