距離地球僅 7.5 光年的一顆"失敗恆星"上空,飄着會變厚、變薄的水雲——像極了地球上的陰晴圓缺。美國亞利桑那大學團隊藉助詹姆斯·韋伯空間望遠鏡(JWST),首次在太陽系之外直接確認了水雲隨時間變化的證據:異星世界也有天氣。相關研究已被《天體物理學雜誌》接收發表。
這顆天體叫 WISE 0855,是已知最冷的褐矮星。褐矮星介於行星與恆星之間:質量太大做不了行星,又太小點不燃恆星的核聚變,只能靠誕生時的餘熱黯淡發光。WISE 0855 的表面溫度約 265 開爾文(零下 8 攝氏度),比地球表面還冷;質量約是木星的 2 倍,個頭和木星差不多,像一顆孤獨漂浮的巨行星。
研究由亞利桑那大學斯圖爾特天文臺的助理天文學家布里塔尼·邁爾斯(Brittany Miles)領銜。團隊把韋伯望遠鏡對準 WISE 0855 連續盯了 11 小時,每 15 分鐘採集一張完整光譜,做出了這顆冰冷天體迄今最細緻的"時間序列肖像"。
邁爾斯說:"這是我們第一次確認,附近某顆天體上的水雲確實在變薄變厚。韋伯之前我們只有光度測量,把雲、化學成分和溫度的影響全混在了一起,現在終於能把它們分開看。"
分析顯示,WISE 0855 的大氣至少受兩種過程同時塑造:高空的水雲隨着天體自轉時厚時薄,底部則有深層化學氣體被對流從下方不斷攪上來。把這兩種信號拆開,是老一代望遠鏡做不到的,也是韋伯數據的真正威力所在。
褐矮星研究之所以重要,在於它們是系外行星大氣研究的"練兵場":WISE 0855 的溫度、質量和大氣結構都與氣態巨行星高度相似。先在它身上驗證"天氣監測"的方法,將來才能把同樣的技術搬到真正的系外行星上。
邁爾斯團隊接下來計劃用韋伯望遠鏡繼續積累觀測時長,進一步釐清水雲在多次自轉中的演化規律,以及深層對流化學循環的長期行爲。這次發現證明了一點:天氣無處不在,連離我們最近的鄰居頭上,也有值得仰望的天空。