褐矮星的大氣層是什麼樣的在65光年以外，科學家看到了答案

根據科學家的分析，一顆由氫和氦組成的天體究竟能否成為恆星，取決於它的質量。

如果質量足夠大，那麼這顆天體就能進行氫聚變，從而將自身點燃，變成一顆恆星，比如太陽；如果質量太小，不足以引發氫聚變，那麼它將只能成為一顆行星，比如木星。

但是，在恆星和行星之間，還有一種介於二者之間的過渡性天體——褐矮星。

目前科學家認為，主要由氫組成的、質量達到木星質量13倍卻不足太陽8%的天體就會變成褐矮星。它們的質量不夠大，不足以自發進行氫聚變反應，因此又被稱作失敗的恆星。對於它們來説，最多隻能允許氘發生聚變反應。但是，氘的聚變不如氫那麼劇烈，所以褐矮星普遍都非常微弱，表面温度也不會超過3000攝氏度。

同時，由於氘的數量也沒有氫那麼多，因此，一般來説一顆褐矮星能夠燃燒1億年就已經到達極限，然後開始陷於沉寂了。那時候的褐矮星，看起來和一個大號的木星似乎也沒什麼區別。

一般來説，褐矮星又分為L型褐矮星和T型褐矮星。其中，L型褐矮星温度在1200-2000攝氏度之間，其表現也更接近於紅矮星；而T型褐矮星温度不足1200攝氏度，在光譜上更接近於巨行星。除此之外，科學家還會根據光譜等特徵，將褐矮星從0（最高温）到8（最低温）分成9個亞類。

不論是從恆星還是行星的角度來看，褐矮星都顯得不倫不類。但是，作為恆星與行星之間重要的一環，褐矮星的獨特性質又能夠讓我們對這些天體有更深入的瞭解。因此，對於科學家來説，褐矮星都是重要的研究對象。

時至今日，我們發現的褐矮星也並不是很多。不過，2013年的時候，科學家們發現了令人振奮的褐矮星——嚴格來説，這是一個罕見的雙褐矮星系統：Luhman 16。

Luhman 16是自從1916年確認距離的巴納德星（6光年）後科學家發現的最近的恆星系統，距離我們僅有6.5光年，僅比最近的比鄰星遠了一半距離。

2010-2011年期間，賓夕法尼亞州立大學系外行星和宜居世界中心的研究員Kevin Luhman從寬場紅外探測器（WISE）的圖像中發現了這對褐矮星，並且在2013年向世人公佈了自己的發現，這兩顆褐矮星也以發現者的名字來命名。

（圖片説明：WISE拍攝到的Luhman 16圖像）

據觀測，Luhman 16A光譜類型為L7.5（如果你還記得剛才我們介紹的分類方式的話），質量為木星的33.5倍。Luhman 16B光譜類型為T0.5，質量為木星的28.6倍。兩顆褐矮星以27年的公轉週期，在相距3.5個天文單位的距離範圍內相互公轉。

褐矮星本就是科學家們重點研究的對象，罕見的褐矮星更是能激起科學家的興趣，而如此近的距離更是為我們提供了絕佳的觀測機會。因此，Luhman 16系統毫無疑問成為了科學家們關注的焦點。

雖然6.5光年在天文學上微不足道，並且已經足以在距離太陽系的恆星排行榜上擠進前十名，但對於人類來説，觀測難度依然非常巨大。即使是比鄰星，我們也無法看得清晰，更不用説這兩顆更加昏暗的褐矮星了。

（圖片説明：WISE拍攝到的Luhman 16圖像）

最近，加州理工學院的天文學家Maxwell Millar-Blanchaer及其同事利用歐洲南方天文台在智利的甚大望遠鏡陣列（VLT），嘗試利用偏振測量法對Luhman 16A進行一次前所未有的詳細觀測，以更好地瞭解褐矮星表面的空氣及雲層。

偏振是波的一種特殊效應，可以粗略理解為對波的振動方向的一種篩選機制，它在實際生活中應用非常廣泛，比如我們平時看的3D電影、偏振太陽鏡等。偏振測量法用於對橫波的檢測也是非常有效的手段，其中最常用來檢測的就是包括可見光在內的電磁波。在物理學上，由於光在不同介質中有着不同的偏振結果，因此偏振測量也被應用在軍事等領域。

偏振技術早已經在天文學上投入應用了，它被稱作\"天文學家的太陽鏡\"，可以幫助科學家通過偏振的結果判斷天體表面是均勻的還是有高低起伏的。不過，以往的檢測和分析技術都不夠完善，所以應用效果並不是很好。隨着偏振技術的不斷髮展，它逐漸開始受到科學家們的重視，被賦予了新的生命。

\"偏振測量是一門難度極高的藝術，”加州理工學院和噴氣推進實驗室的天文學家Dimitri Mawet説，“但新的技術和數據分析方法使它比以往任何時候都更精確、更敏感，能夠對遠至超大質量黑洞、新生或瀕臨死亡的恆星、褐矮星和系外行星，乃至近到我們的太陽系中天體進行突破性的研究。\"

這一次，Millar-Blanchaer將這個方法，應用在觀測系外天體上，系外能夠檢測到褐矮星Luhman 16A表面的狀態。

觀測結果顯示：信號表現得並不完全均勻，而是有些部分更強一些。他們推測：在Luhman 16A表面可能有云帶的存在。當然，就算方法再精妙，但對於現在的人類來説，直接觀測到其他恆星表面還是不太可能的。因此，這樣的推測只能通過其他方法進行檢驗。

因此，Millar-Blanchaer等人在利用偏振測量之後，又利用計算機進行建模，看看哪一種模型下的褐矮星能夠利用偏振測量得到同樣的結果。有趣的是，符合實際觀測的模擬褐矮星，擁有着兩條永久的濃厚雲帶。在太陽系，我們也見過這樣的天體——木星。不僅如此，模擬中的這顆褐矮星表面雲層也會非常洶湧，其威力可能更有甚於木星。

（圖片説明：Luhman 16A假想圖，圖中的條帶就是通過偏振測量結果模擬出來的，後方的紅色天體是Luhman 16B）

實際上，在最開始對褐矮星進行研究的時候，科學家們認為褐矮星在進行氘的聚變反應過程中，是不會有像大量雲層這樣氣象。而這一次的檢測，讓我們重新認識了褐矮星這種天體。

\"偏振測量是目前唯一在亮度持續波動的情況下依然可以觀測天體雲帶的技術，\"Millar-Blanchaer説，\"這是找到Luhman 16A上的雲帶的關鍵。\"

不僅如此，他們還利用這一次的檢測結果作出了更多的推測。空間望遠鏡科學研究所的天文學家Julien Girard説：“我們認為，這些風暴下可能有硅酸鹽或氨之類的物質化作雨水落在褐矮星表面。實際上，這是相當可怕的天氣。”

就在上個月，另外一組天文學家檢測了另一顆褐矮星——位於34光年以外的2MASS J10475385+2124234，並且檢測到了表面時速超過2293公里的恐怖風暴，這個風速比木星表面還快7倍。

就像我們前面説的，有些褐矮星看起來，就像是大號的木星，至少從大氣環境上看，這一點還是不假的。

隨着科技的發展，科學家們會越來越瞭解這些神秘的天體。先前有人推測，銀河系內至少有100億顆褐矮星，關於這種天體的研究對我們來説非常重要。如今，我們連褐矮星表面可能下什麼樣的雨都有了眉目，相信未來會有更多信息被我們檢測到。乃至這種天體是否能孕育生命，我們也能瞭解到——不過從目前來看，這個可能性是有點小……