使用信息来自 詹姆斯·韦伯太空望远镜 （JWST），一个国际研究小组解码了一颗遥远系外行星上的天气。所讨论的目标是 SIMP J0136+09（或 SIMP 0136），这是一颗经过充分研究的褐矮星，位于月球星座中，距地球约 20 光年。他们使用的方法是一种称为主成分分析 (PCA) 的统计技术，它通过将变化的变量保留在一起并丢弃其余变量来简化复杂的数据。
结果表明，SIMP 0136 的天气由两个主要过程驱动：温度波动和云的垂直结构。这项研究是 JWST 3548 共同观察者计划的一部分，其中包括使用韦伯近红外光谱仪 (NIRSpec) 和中红外仪器 (MIRI) 对 SIMP 0136 进行时间序列观测 (TSO) 和低分辨率光谱。结果在其出现的论文中进行了描述 天文学和天体物理学。
与所有褐矮星一样，SIMP 0136 比气态巨星更大、更热，但还不足以落入恒星。它的大气层包含行星大小、快速变化的云系统，不断改变天文学家所看到的东西。尽管它的外表如此，但它的行为却非常有组织性。由于 JWST 仪器的极高灵敏度，数据显示了行星自转时其亮度的微小变化，这与天气变量相关。
该艺术概念图描绘了一只 W1935 棕鸽。作品来源：NASA、ESA、CSA、Leah Hustak (STScI)
PCA 技术无需复杂的大气建模，而是使团队能够区分亮度的主要变化与较小的变化和随机“噪声”。这种方法帮助团队识别了数据中的关键过程，这些过程揭示了一种大气层，可以解释观察到的三种反复出现的天气模式的变化，较温暖的区域由较薄的云层产生，较冷的区域由厚重、垂直拉长的云层产生。三一物理学院的博士研究生、该论文的主要作者梅尔·施拉德 (Merle Schrader) 在都柏林三一学院的新闻稿中表示：
相对而言，SIMP 0136 是更容易获得高质量数据的棕色之一。这些数据之前是用既定的方法进行研究的，这使我们能够将这项新技术的一些结果与我们已经了解的有关该物体的信息进行比较。这项技术还帮助我们更好地了解了这个遥远世界的天气的原因以及这些天气模式如何相互作用和共存，但也许更重要的是，它展示了如何进一步完善这种方法并将其应用于空间不同部分的其他不太知名的棕地。
了解像 SIMP 0136 这样的系外行星上的天气使得研究行星巨大大气层的物理特性成为可能。与其他类型的行星不同，天文学家可以直接对褐矮星进行成像，从而使他们能够测试有关极端条件下云形成、大气环流和传热的想法。该团队检测遥远行星天气模式的能力证明了 JWST 强大的仪器以及该领域的进步。
“我们的研究结果告诉天文学家将如何分析未来对 JWST 的观测结果。由于我们的方法可以快速识别大气的主要成分，因此它在开始计算密集型建模之前提供了有效的第一步，”三一物理学院副教授 Johanna Voss 教授说。 “将这项技术应用于广泛的褐矮星和巨大的系外行星将有助于我们更好地了解塑造太阳系外世界的多样化天气系统。”
詹姆斯韦伯太空望远镜的主要目标之一是观察系外行星反射的光并获得揭示其大气化学成分的光谱。这是确定系外行星是否能够支持生命的重要一步。当南希·格雷斯太空望远镜在未来几周内发射时，天文学家预计将直接发现更靠近恒星的较小系外行星，在那里他们可能会发现岩石状的类地行星。
进一步阅读：都柏林三一学院，天文学和天体物理学
