天文學家第一次使用來自射電望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)和毛納基亞(Maunakea)上的一對天文臺來發(fā)現(xiàn)和表征冷褐色矮星，也被稱為“超行星”或“失敗之星”。該發(fā)現(xiàn)被命名為BDR J1750 + 3809，是通過無線電觀測發(fā)現(xiàn)的第一個星下物體-到目前為止，在紅外空中勘測中主要發(fā)現(xiàn)了棕色矮星。

首先使用來自歐洲低頻陣列(LOFAR)望遠鏡的數(shù)據(jù)來識別BDR J1750 + 3809(被發(fā)現(xiàn)小組稱為“ Elegast”)，然后使用位于莫納克亞山頂?shù)耐h鏡(即國際雙子座天文臺和NASA紅外望遠鏡設(shè)施(由夏威夷大學運營)。用LOFAR等敏感的射電望遠鏡直接發(fā)現(xiàn)這些物體是一項重大突破，因為它證明了天文學家可以探測到太冷和微弱而無法在紅外測量中找到的物體，甚至可以探測到自由漂浮的巨型氣體系外行星。

這項研究發(fā)表在《天體物理學雜志快報》上。美國宇航大學天文學研究所(IfA)的天文學家Michael Liu和研究生Zhangzhoujian是該論文的共同作者。劉說：“這項工作為尋找漂浮在太陽附近的最冷物體開辟了一種全新的方法，否則用過去25年的方法很難發(fā)現(xiàn)。”

布朗矮人以新的視角

褐矮星橫跨最大的行星和最小的恒星之間的邊界。有時被稱為“失敗的恒星”的褐矮星缺乏能夠觸發(fā)氫在其核中融合的質(zhì)量，而是在紅外波長下發(fā)光，并伴有余熱。褐矮星也被稱為“超級行星”，其氣態(tài)大氣比我們太陽系中的氣體巨行星更像任何恒星。

雖然棕矮星缺乏使太陽發(fā)光的聚變反應(yīng)，但它們可以發(fā)出無線電波長的光。為這種無線電發(fā)射供電的基本過程是眾所周知的，因為它也發(fā)生在太陽系中最大的行星上。木星的強大磁場使電子等帶電粒子加速，從而產(chǎn)生輻射，在這種情況下為無線電波和極光。

褐矮星是無線電發(fā)射器，這一事實使天文學家進行國際合作，從而制定了一種新穎的觀測策略。以前，僅從少數(shù)幾個冷棕矮星中檢測到無線電輻射，這些矮矮星矮人通過紅外勘測被發(fā)現(xiàn)并歸類，然后用射電望遠鏡進行觀測。該團隊決定采用一種敏感的射電望遠鏡來發(fā)現(xiàn)冷淡的無線電源，然后使用Maunakea望遠鏡進行后續(xù)的紅外觀測以對其進行分類，從而改變這一策略。

這項研究的主要作者，荷蘭ASTRON公司的天文學家哈里斯·韋丹漢姆說：“我們問自己，'為什么將我們的射電望遠鏡對準編入目錄的褐矮星?” “讓我們對天空做一個大的圖像，然后直接在收音機中發(fā)現(xiàn)這些物體。”

BDR J1750 + 3809本身就是一個令人振奮的結(jié)果，它的發(fā)現(xiàn)可能為天文學家測量系外行星磁場的特性提供一個誘人的前景。天文學家目前可以用射電望遠鏡檢測到的最接近系外行星的是冷棕矮星，這一發(fā)現(xiàn)可以用來檢驗預(yù)測系外行星磁場強度的理論。磁場是決定系外行星大氣特性和長期演變的重要因素。

技術(shù)可能會產(chǎn)生進一步的結(jié)果

研究小組在觀測中發(fā)現(xiàn)了各種有說服力的無線電信號后，不得不將可能有趣的來源與背景星系區(qū)分開來。為此，他們搜索了一種特殊的圓極化無線電波，它是來自恒星，行星和褐矮星的光，但不是來自背景星系的光。找到圓極化的無線電源后，研究小組轉(zhuǎn)向了存檔影像，雙子星座-北望遠鏡和NASA IRTF，以提供識別發(fā)現(xiàn)所需的測量數(shù)據(jù)。

NASA IRTF配備了靈敏的光譜儀SpeX，在過去20年中一直是研究褐矮星的主力軍，其中包括5年前由國家科學基金會資助的升級。該團隊使用SpeX獲得了BDR J1750 + 3809的光譜，該光譜揭示了大氣中甲烷的特征信號。甲烷是最酷的棕色矮星的標志，并且在我們太陽系的巨大氣體行星的大氣層中也很豐富。

UH IfA的IRTF主任兼天文學家John Rayner表示：“這些觀察結(jié)果確實突顯了SpeX在其NSF資助下于2015年升級了最先進的紅外陣列和電子產(chǎn)品之后提高了效率。”