第45章 WISE 0855-0714(1 / 2)

wISE 0855-0714:宇宙中的极寒世界

1. 发现与命名

2014年,美国宇航局(NASA)的广域红外巡天探测器(wISE)在长蛇座方向发现了这个异常寒冷的天体,编号为wISE J0.83-0.5(简称wISE 0855)。它的发现改写了亚恒星天体的温度下限记录,成为当时已知最冷的自由漂浮天体(不围绕恒星公转)。

发现过程的关键点:

通过wISE和斯皮策太空望远镜的红外观测数据对比发现

显着的自行为每年8.1角秒(显示其距离地球很近)

三角视差测量确认距离:16.2-17.4光年(最新Gaia数据修正为17.4光年)

2. 物理特性

这颗介于行星与恒星之间的特殊天体,展现出诸多挑战现有理论的特性:

2.1 基础参数

质量:3-10倍木星质量(最可能值约5J)

有效温度:225-260K(-48c至-13c)

亮度:比太阳暗100万倍(绝对星等约22)

直径:约1.2倍木星(间接估算)

年龄:1-50亿年(可能属于银河系薄盘星族)

2.2 光谱特征

2018年凯克2望远镜的近红外光谱观测揭示了其大气的奥秘:

强烈的水冰云吸收特征(3-5微米波段)

可能的磷化氢(ph?)存在迹象

缺乏显着的甲烷吸收(与理论模型矛盾)

风速:可能超过30\/s的超音速气流

2.3 热演化模型

作为Y型褐矮星的极端代表,其冷却过程挑战现有理论:

▲ 初始热含量与冷却速率不匹配

▲ 大气化学平衡状态异常

▲ 内部可能保留原始锂元素

3. 大气层研究突破

通过哈勃和JwSt的协同观测,科学家逐步揭开这颗巨型冰冻行星的面纱:

3.1 云层结构

上层:水冰晶云(温度≈200K)

中层:硫化氢(h?S)云

深层:可能存在的液氨海洋(假说)

3.2 气候系统

极地涡旋强于木星

带状环流不明显

季节变化难以观测(缺乏恒星照射驱动)

3.3 化学组成异常

化学模型与观测的显着差异:

? 一氧化碳()含量超标

? 预测的甲烷(ch?)未充分出现

? 可能存在未知的降温机制

4. 形成与演化之谜

关于其起源,学术界存在三大争议理论:

4.1 独立形成说

来自失败的恒星形成过程

原始星云碎片直接收缩

解释难度:质量过低(<13J)

4.2 被抛射的行星

曾属于某个恒星系统

被引力扰动抛射到星际空间

支持证据:金属丰度偏高

4.3 特殊分子云产物

低温高密度云核的直接塌缩

需要极端初始条件

可解释其化学丰度模式

5. 观测技术挑战

研究如此寒冷微弱的天体需要前沿技术:

5.1 设备需求

必需的红外望远镜(λ>2μ)

自适应光学系统校正大气扰动

超高灵敏度探测器(如JwSt的NIRSpec)

5.2 数据获取难点

信噪比极低(需数百小时曝光)

水汽对地面观测的干扰