原标题：NASA韦伯太空望远镜发现在一颗孤立的棕矮星上，可能发生了极光

使用美国宇航局的韦伯太空望远镜的天文学家发现了一颗棕矮星（一种比木星更大但比恒星更小的天体），它的甲烷在红外波段发出了辐射，这可能是由于它的高层大气中存在能量的缘故。这是一个意外的发现，因为这颗棕矮星，W1935，是一颗冷的、没有伴星的天体，所以它的高层大气中的能量来源并不明显。研究团队推测，甲烷的辐射可能是由产生极光的过程导致的。 这些发现将在美国天文学会第243次会议上报告，会议将在新奥尔良举行。

为了解释甲烷的红外辐射的奥秘，研究团队借鉴了我们的太阳系。在像木星和土星这样的气态巨行星中，甲烷的辐射是一种普遍的特征。这种辐射的能源是高层大气的加热，而这种加热与极光有关。

在地球上，极光是由太阳向太空喷射的高能粒子被地球的磁场捕获后形成的。这些粒子沿着地球两极附近的磁力线向下坠落，与大气中的气体分子碰撞，产生幽灵般的、舞动的光带。木星和土星也有类似的极光过程，它们与太阳风相互作用，但它们也受到附近活跃的卫星（如木星的木卫一和土星的土卫二）的影响。

对于像 W1935 这样的孤立棕矮星，由于缺少恒星风来参与极光过程并解释高层大气中的额外能量，这种能量是产生甲烷辐射所必需的，所以这是一个谜。研究团队推测，可能是一些未被考虑的内部过程，比如像木星和土星那样的大气现象，或者是与星际等离子体或附近的活跃卫星的外部相互作用，可能有助于解释这种辐射。

极光的发现就像一个侦探故事。由纽约美国自然历史博物馆的天文学家杰基·法赫蒂领导的一个团队获得了使用韦伯太空望远镜的时间，来研究12颗冷的棕矮星。其中包括 W1935——一颗由公民科学家丹·卡塞尔登发现的天体，他参与了后院世界（Backyard Worlds）的众包项目——和 W2220，一颗由美国宇航局的广域红外巡天探测器（发现的天体。韦伯太空望远镜以精细的细节揭示了 W1935 和 W2220 在成分上几乎是一模一样的。它们的亮度、温度和水、氨、一氧化碳和二氧化碳的光谱特征也很相似。惊人的例外是，W1935 显示出了甲烷的辐射，而不是像 W2220 那样预期的吸收特征。这种辐射出现在一种韦伯太空望远镜特别敏感的红外波长上。

“我们本来期望看到甲烷，因为这些棕矮星到处都是甲烷。但是我们看到的却恰恰相反：甲烷在发光。我第一个想法是，这是怎么回事？为什么这个天体会有甲烷的辐射？”法赫蒂说。

研究团队使用了计算机模型来推断辐射背后的原因。模拟工作显示，W2220 的大气中的能量分布是预期的，随着高度的增加而变冷。而 W1935 则有一个令人惊讶的结果。最佳的模型支持了一个温度逆转，即大气随着高度的增加而变暖。“这种温度逆转真的很令人困惑，”来自英国赫特福德大学的本·伯宁厄姆说，他是这项工作的合作者和主要的模型制作者。“我们在有附近恒星可以加热平流层的行星上看到过这种现象，但是在一个没有明显的外部热源的天体上看到它是疯狂的。”

为了寻找线索，研究团队观察了我们自己的后院，也就是我们的太阳系的行星。气态巨行星可以作为我们在距离 W1935 大气层超过 40 光年远的地方看到的现象的代理。

研究团队意识到，像木星和土星这样的行星中，温度逆转是很突出的。关于它们的平流层加热的原因仍然有待研究，但是太阳系的主要理论涉及到极光的外部加热和来自大气深处的内部能量传输（前者是一个主要的解释）。

这不是第一次用极光来解释棕矮星的观测。天文学家已经探测到来自几颗较温暖的棕矮星的无线电辐射，并认为极光是最可能的解释。人们用像凯克天文台这样的地面望远镜寻找这些发射无线电的棕矮星的红外特征，以进一步描述这种现象，但是结果并不确定。

W1935 是太阳系外第一个具有甲烷辐射特征的极光候选者。它也是太阳系外最冷的极光候选者，它的有效温度大约是200 摄氏度，比木星高出大约 600 华氏度。

在我们的太阳系中，太阳风是极光过程的主要贡献者，而像木卫一和土卫二这样的活跃卫星也对像木星和土星这样的行星的极光有影响。W1935 完全没有伴星，所以恒星风不能对这种现象有所贡献。目前还不清楚是否有一个活跃的卫星可能在 W1935 的甲烷辐射中起到作用。

“有了 W1935，我们现在有了一个太阳系现象的壮观延伸，而不需要任何恒星辐射来帮助解释。”法赫蒂说。“有了韦伯太空望远镜，我们可以真正地‘打开引擎盖’，看看太阳系外的极光过程在化学上有多么相似或不同，”她补充道。