第55章 WISE 1506天体(1 / 2)

1. 天体发现与定位

2011年,NASA的广域红外巡天探测器(WISE)在红外波段首次捕捉到这颗位于天龙座方向的神秘天体,编号WISE J.97+.0(简称WISE 1506+7027)。后续近红外光谱分析确认其为Y型褐矮星,是目前已知温度最低的自由漂浮亚恒星天体之一。根据2023年更新的盖亚DR3数据,其距离为24.8±0.5光年,属于太阳系近邻天体。

核心物理参数:

光谱类型:Y0(介于Y0-Y1过渡类型)

有效温度:300-350 K(27-77°C)

质量:5-12倍木星质量(未达氢燃烧下限)

半径:≈0.9-1.1倍木星半径(依演化模型)

光度:仅为太阳的百万分之二(L≈10?? L☉)

自行运动:0.8角秒/年(指向银河系盘面方向)

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2. 大气特性与结构模型

2.1 分层大气特征

通过JWST的NIRCa和MIRI联合观测,重构出其三维大气结构:

上层大气(<0.1 bar):

云层成分:硫化氢(H?S)与磷化氢(PH?)冰晶混合层,厚度约30公里

反常反照率:光学波段反照率低至1.5%(类似木卫三的暗区)

中层(0.1-10 bar):

动态气象系统:甲烷(CH?)与水蒸气(H?O)的强对流带

风速梯度:赤道区域风速达50 /s(极区仅10 /s)

化学异常:一氧化碳(CO)浓度超理论值15倍

深层(>10 bar):

相态边界:理论上存在液态氨(NH?)与超临界水的界面层

热源分布:残余引力能释放集中于极区下方

2.2 光谱指纹解析

近红外光谱(1-5 μ)显示出三大未解特征:

1. 甲烷吸收抑制:1.6μ和3.3μ CH?带强度仅为标准模型的20%

2. 水冰云特征:2.0μ吸收带呈现不对称展宽(可能源于云层湍流)

3. 未知吸收线:4.5μ处存在未识别的分子特征(或为金属氢化物)

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3. 形成演化理论争议

3.1 主流假说竞争

孤立的分子云坍缩:

支持点:金属丰度(\[Fe/H]≈-0.2)与本地星际云一致

难题:低温下如何维持云核稳定性

被抛射的行星级天体:

证据:运动学轨迹未关联任何年轻星协

反证:缺乏原系统残留物质

暗物质相互作用产物(新锐假设):

推测其可能捕获轴子衰变能量维持低温

尚未被任何观测证实

3.2 冷却时序矛盾

不同年龄测定方法冲突显着:

动力学年龄:<10亿年(基于运动轨迹)

冷却模型:需>100亿年达到当前温度(超过宇宙年龄)

锂元素检测:未探测到(支持年老模型)

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4. 观测技术突破

4.1 探测挑战

辐射强度:比木星暗100倍(JWST需50小时曝光)

波段选择:必须依赖4.5-28μ中红外窗口

背景干扰:银河系平面尘埃辐射的强烈污染

4.2 关键仪器贡献

斯皮策空间望远镜(2019):

首次在\[4.5μ]波段解析其点源特征

JWST NIRSpec(2023):

获得R≈2700的分解光谱,识别PH?特征