SPHEREx望远镜分析了37颗近邻褐矮星的观测数据，揭示出富含水、二氧化碳、一氧化碳和甲烷的大气。其对红光和红外波段的覆盖，使科学家能够研究数千颗此前未被详细观测的这类天体。
NASA的SPHEREx太空望远镜揭示了褐矮星大气中的化学细节。这些天体的特性介于恒星和巨型行星之间。发表在《天体物理学杂志》上的研究结果显示，这些天体的大气中存在水、二氧化碳、一氧化碳和甲烷，而且不同褐矮星之间存在明显差异。
褐矮星像恒星一样由气体云坍缩形成，但其质量不足以使核心中的氢聚变持续进行。因此，它们始终是温暖、黯淡发光的天体，不一定围绕恒星运行，也不依靠恒星获得热量。它们在一些特征上与木星和土星相似，但不同于大多数行星，因为它们是在太空中自由运动的天体。
覆盖广泛温度范围的光谱
研究人员分析了37颗近邻褐矮星的数据，涵盖约2200摄氏度至零下20摄氏度的广泛温度范围。SPHEREx在102种不同颜色中测量天体的亮度，从可见光中的深红色延伸至不可见的红外线，由此产生能够揭示其大气中分子的光谱指纹。
这些分子在向太空发出的光中呈现出独特的吸收模式。随着褐矮星年龄增长、温度降低，这些模式也会发生变化。研究团队还观测到一些天体正经历其浓密云层逐渐消散的阶段，使富含甲烷的大气显现出来。
SPHEREx带来了什么？
此前只有少量褐矮星通过太空望远镜得到详细研究。而SPHEREx于2025年3月发射，具备覆盖光谱的能力，可以在深红光和红外线波段对数千颗褐矮星成像。由于地球大气会吸收其中一些波长，这些波段很难从地面进行观测。
这项工作是该望远镜开展全天空综合巡天的一项附带任务。SPHEREx每天拍摄约3600张独特图像，用于绘制天空地图，同时执行其关于星系分布、早期宇宙历史以及寻找生命化学成分和星际冰的主要任务。
科学价值与局限
研究结果表明，当前模型能够再现总体化学趋势，但在云层过渡阶段仍难以与数据相匹配。温度相近的天体之间光谱存在差异，这说明人们对褐矮星天气和化学演化的理解仍不完整。
对最初几十颗天体的分析是更大规模计划的开端；科学家正在研究数千个额外天体。SPHEREx的数据向科学家和公众免费开放，从而扩大了围绕这些奇异大气开展研究的可能性。这些天体类似巨型行星，却不与宿主恒星相联系。