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天文学家使用美国国家科学基金会的卡尔·G·詹斯基甚大阵列(VLA)和美国宇航局斯皮策太空望远镜首次测量了棕矮星的风速，褐矮星是一种介于行星和恒星之间的中等质量天体。基于我们太阳系中巨大行星木星和土星的已知事实，由巴克内尔大学凯特琳·艾勒斯领导的一个科学家小组意识到，有可能通过结合来自VLA的无线电观测和来自斯皮策太空望远镜红外观测来测量棕矮星风速。
当意识到这一点时，研究人员感到惊讶的是，还没有其他人这么做。天文学家研究了一颗名为2MASS J10475385+2124234的棕矮星，它的大小与木星大致相当，但质量大约是木星的40倍，距离地球约34光年。棕矮星，有时被称为“失败的恒星”，比行星更大，但质量还不够大，不足以在核心引起驱动恒星的热核反应。科学家注意到，由射电观测确定的木星自转周期与由可见光和红外波段观测确定的自转周期不同。
图示：对棕矮星及其磁场的构想，磁场深深扎根于其内部，其自转速度与大气层顶部不同，这种差异使天文学家能够确定该物体的风速。
这种不同是因为无线电辐射是由电子与行星磁场相互作用引起的，磁场植根于行星内部，而红外辐射来自大气层顶部。大气层的旋转速度比行星内部旋转速度快，相应的速度差异是由于大气层风造成。美国自然历史博物馆的约翰娜·沃斯(Johanna Vos)说：因为我们预计棕矮星也会有同样机制发挥作用，所以决定用射电和红外望远镜来测量它的自转速度。研究人员在2017年和2018年用斯皮策观测了2MASS J10475385+2124234。
发现这颗棕矮星的红外亮度有规律地变化，可能是因为高层大气中一些长期存在的特征发生了旋转，研究团队在2018年进行了VLA观测，以测量天体内部的自转周期。就像木星一样，发现这颗棕矮星的大气层，比其内部旋转得更快，计算出的风速约为每小时1425英里（2293千米），这明显快于木星的风速（约为每小时230英里（370千米），几乎相当于木星的7倍！这与预测棕矮星风速更高的理论和模拟一致。
图示：褐矮星(左)和木星(右)，对棕矮星的概念模拟图说明了磁场和大气顶部，这些磁场和大气顶部是在不同的波长观察到，以确定风速。
该技术不仅可以用来测量其他棕矮星上的风，也可以用来测量太阳系外行星上的风。哈佛史密森天体物理中心和美国天文学会的彼得·威廉姆斯说：因为巨型系外行星的磁场比褐矮星磁场弱，所以无线电测量需要用比2MASJ10475385+2124234更低的频率进行。研究人员表示很高兴：该方法现在可以用来帮助我们更好地理解棕矮星和太阳系外行星的大气动力学，其研究成果现在发表在《科学》期刊上。
博科园｜研究/来自：美国国家射电天文台
参考期刊《科学》
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