褐矮星的大气层是什么样的在65光年以外，科学家看到了答案

根据科学家的分析，一颗由氢和氦组成的天体究竟能否成为恒星，取决于它的质量。

如果质量足够大，那么这颗天体就能进行氢聚变，从而将自身点燃，变成一颗恒星，比如太阳；如果质量太小，不足以引发氢聚变，那么它将只能成为一颗行星，比如木星。

但是，在恒星和行星之间，还有一种介于二者之间的过渡性天体——褐矮星。

目前科学家认为，主要由氢组成的、质量达到木星质量13倍却不足太阳8%的天体就会变成褐矮星。它们的质量不够大，不足以自发进行氢聚变反应，因此又被称作失败的恒星。对于它们来说，最多只能允许氘发生聚变反应。但是，氘的聚变不如氢那么剧烈，所以褐矮星普遍都非常微弱，表面温度也不会超过3000摄氏度。

同时，由于氘的数量也没有氢那么多，因此，一般来说一颗褐矮星能够燃烧1亿年就已经到达极限，然后开始陷于沉寂了。那时候的褐矮星，看起来和一个大号的木星似乎也没什么区别。

一般来说，褐矮星又分为L型褐矮星和T型褐矮星。其中，L型褐矮星温度在1200-2000摄氏度之间，其表现也更接近于红矮星；而T型褐矮星温度不足1200摄氏度，在光谱上更接近于巨行星。除此之外，科学家还会根据光谱等特征，将褐矮星从0（最高温）到8（最低温）分成9个亚类。

不论是从恒星还是行星的角度来看，褐矮星都显得不伦不类。但是，作为恒星与行星之间重要的一环，褐矮星的独特性质又能够让我们对这些天体有更深入的了解。因此，对于科学家来说，褐矮星都是重要的研究对象。

时至今日，我们发现的褐矮星也并不是很多。不过，2013年的时候，科学家们发现了令人振奋的褐矮星——严格来说，这是一个罕见的双褐矮星系统：Luhman 16。

Luhman 16是自从1916年确认距离的巴纳德星（6光年）后科学家发现的最近的恒星系统，距离我们仅有6.5光年，仅比最近的比邻星远了一半距离。

2010-2011年期间，宾夕法尼亚州立大学系外行星和宜居世界中心的研究员Kevin Luhman从宽场红外探测器（WISE）的图像中发现了这对褐矮星，并且在2013年向世人公布了自己的发现，这两颗褐矮星也以发现者的名字来命名。

（图片说明：WISE拍摄到的Luhman 16图像）

据观测，Luhman 16A光谱类型为L7.5（如果你还记得刚才我们介绍的分类方式的话），质量为木星的 33.5倍 。Luhman 16B光谱类型为T0.5，质量为木星的 28.6倍 。两颗褐矮星以27年的公转周期，在相距 3.5个天文单位 的距离范围内相互公转。

褐矮星本就是科学家们重点研究的对象，罕见的褐矮星更是能激起科学家的兴趣，而如此近的距离更是为我们提供了绝佳的观测机会。因此，Luhman 16系统毫无疑问成为了科学家们关注的焦点。

虽然6.5光年在天文学上微不足道，并且已经足以在距离太阳系的恒星排行榜上挤进前十名，但对于人类来说，观测难度依然非常巨大。即使是比邻星，我们也无法看得清晰，更不用说这两颗更加昏暗的褐矮星了。

（图片说明：WISE拍摄到的Luhman 16图像）

最近，加州理工学院的天文学家Maxwell Millar-Blanchaer及其同事利用欧洲南方天文台在智利的甚大望远镜阵列（VLT），尝试利用偏振测量法对Luhman 16A进行一次前所未有的详细观测，以更好地了解褐矮星表面的空气及云层。

偏振是波的一种特殊效应，可以粗略理解为对波的振动方向的一种筛选机制，它在实际生活中应用非常广泛，比如我们平时看的3D电影、偏振太阳镜等。偏振测量法用于对横波的检测也是非常有效的手段，其中最常用来检测的就是包括可见光在内的电磁波。在物理学上，由于光在不同介质中有着不同的偏振结果，因此偏振测量也被应用在军事等领域。

偏振技术早已经在天文学上投入应用了，它被称作"天文学家的太阳镜"，可以帮助科学家通过偏振的结果判断天体表面是均匀的还是有高低起伏的。不过，以往的检测和分析技术都不够完善，所以应用效果并不是很好。随着偏振技术的不断发展，它逐渐开始受到科学家们的重视，被赋予了新的生命。

"偏振测量是一门难度极高的艺术，”加州理工学院和喷气推进实验室的天文学家Dimitri Mawet说，“但新的技术和数据分析方法使它比以往任何时候都更精确、更敏感，能够对远至超大质量黑洞、新生或濒临死亡的恒星、褐矮星和系外行星，乃至近到我们的太阳系中天体进行突破性的研究。"

这一次，Millar-Blanchaer将这个方法，应用在观测系外天体上，系外能够检测到褐矮星Luhman 16A表面的状态。

观测结果显示：信号表现得并不完全均匀，而是有些部分更强一些。他们推测：在Luhman 16A表面可能有云带的存在。当然，就算方法再精妙，但对于现在的人类来说，直接观测到其他恒星表面还是不太可能的。因此，这样的推测只能通过其他方法进行检验。

因此，Millar-Blanchaer等人在利用偏振测量之后，又利用计算机进行建模，看看哪一种模型下的褐矮星能够利用偏振测量得到同样的结果。有趣的是，符合实际观测的模拟褐矮星，拥有着两条永久的浓厚云带。在太阳系，我们也见过这样的天体——木星。不仅如此，模拟中的这颗褐矮星表面云层也会非常汹涌，其威力可能更有甚于木星。

（图片说明：Luhman 16A假想图，图中的条带就是通过偏振测量结果模拟出来的，后方的红色天体是Luhman 16B）

实际上，在最开始对褐矮星进行研究的时候，科学家们认为褐矮星在进行氘的聚变反应过程中，是不会有像大量云层这样气象。而这一次的检测，让我们重新认识了褐矮星这种天体。

"偏振测量是目前唯一在亮度持续波动的情况下依然可以观测天体云带的技术，"Millar-Blanchaer说，"这是找到Luhman 16A上的云带的关键。"

不仅如此，他们还利用这一次的检测结果作出了更多的推测。空间望远镜科学研究所的天文学家Julien Girard说：“我们认为，这些风暴下可能有硅酸盐或氨之类的物质化作雨水落在褐矮星表面。实际上，这是相当可怕的天气。”

就在上个月，另外一组天文学家检测了另一颗褐矮星——位于34光年以外的2MASS J10475385+2124234，并且检测到了表面时速超过 2293公里 的恐怖风暴，这个风速比木星表面还快 7倍 。

就像我们前面说的，有些褐矮星看起来，就像是大号的木星，至少从大气环境上看，这一点还是不假的。

随着科技的发展，科学家们会越来越了解这些神秘的天体。先前有人推测，银河系内至少有 100亿 颗褐矮星，关于这种天体的研究对我们来说非常重要。如今，我们连褐矮星表面可能下什么样的雨都有了眉目，相信未来会有更多信息被我们检测到。乃至这种天体是否能孕育生命，我们也能了解到——不过从目前来看，这个可能性是有点小……