科学家们发现了一种强有力的新方法来解码遥远世界的天气，揭示了一个距离地球20光年的神秘物体动荡大气中隐藏的惊人有序模式。都柏林三一学院的研究人员利用NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测数据研究了SIMP 0136，一颗此前与北极光相似现象相关的棕矮星。他们发现，其复杂的天气主要由两个因素主导：温度变化和云层的垂直结构。这一发现为理解遥远世界的气象条件提供了一种新方法，并可能帮助天文学家研究远远超出我们太阳系的行星。为了调查SIMP 0136，研究人员分析了由NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）收集的观测数据，使用了一种称为主成分分析（PCA）的数学技术。这种技术有助于科学家理解大而复杂的数据集，通过识别其中最强的模式来提炼信息。在这种情况下，研究团队检查了棕矮星的光随着其旋转而变化的情况，寻找可能揭示其大气状态的微妙变化。研究人员没有从详细的假设开始，而是让观测结果揭示最重要的过程。这一方法还帮助将真实的大气变化与测量中的微小波动和随机噪声分开。韦伯的卓越敏感仪器使得检测物体亮度极小的变化成为可能，因为不同部分的大气逐渐旋转显现。结果显示了一些意想不到的发现。尽管SIMP 0136似乎拥有高度复杂的气氛，但几乎所有观察到的大气变异性都可以用两个主导成分来解释，这与温度波动和云层的垂直排列变化一致。更引人注目的是，研究人员识别出三种在棕矮星旋转过程中出现和消失的重复天气状态。总体而言，这些状态形成了一个变化的大气拼贴。有些区域更热，云层较薄，而其他区域则较冷，包含延伸更高的厚云层。这些天气模式似乎并非以不可预测的方式不断变化，而是遵循着一个基本的结构。这些发现发表在《天文学与天体物理学》上，表明SIMP 0136看似混乱的大气实际上是由一组相当一致的过程主导。棕矮星在行星和恒星之间占据一个特殊的位置。SIMP 0136的体积和温度均高于典型的气态巨行星，但它缺乏像恒星那样发光所需的质量。它的大气中存在巨大的云系统持续快速演变，使它的天气更接近于木星的极端版本，而非地球上体验到的任何二样的天气。这些巨大天气系统可能跨越行星规模，持续改变远处世界的外观。“我们还发现，SIMP-0136的天气模式驱动因素随时间持续存在，尽管大气的详细外观在十多次旋转中演变，”首席作者、三一学院物理系的博士候选人Merle Schrader说。“在相对意义上，SIMP 0136是我们能从中捕捉到高质量数据的棕矮星之一。这些数据以前曾被既定方法研究，我们能够将这种新技术的一些结果与我们已知的信息进行比较。该技术还帮助我们更好地理解是什么驱动这个遥远世界的天气，以及这些天气模式如何相互影响和共存，但或许更重要的是，它显示这种方法可以进一步精细化并应用于其他较不知名的棕矮星。跨越20光年的非凡联系对Schrader来说，这项研究还揭示了她与这一遥远物体之间的非凡个人联系。SIMP 0136距离地球大约20光年，这意味着它的光线大约需要20年才能到达我们。2023年韦伯捕捉的光线为本研究提供的观测数据，实际上是在Schrader出生的那一年离开棕矮星的。“光速约为300,000 km/s，但即使以这种速度，它也需要20年才能通过JWST的透镜到达我们，”她说。“考虑到光离开地球后到达月球仅需一秒多，这让人感受到SIMP 0136的距离有多远，以及天体物理进展的非凡。我认为我们能够辨别遥远世界的亲密天气模式，并绘制它们的相互作用真是令人惊叹。