獲悉，兩項新研究通過使用NASA已經退役的斯皮策太空望遠鏡揭示了巨型系外行星和褐矮星的情況，這些天體不完全是恆星但也不完全是行星。這兩項研究都是美國天文學會在1月13日舉辦的虛擬新聞發布會的焦點。

一項調查顯示，褐矮星–它們像恆星一樣形成，但沒有足夠的質量像恆星一樣在核心中開始燃燒氫氣–上的天氣隨年齡而變化。褐矮星和巨型系外行星在直徑、質量和組成上都很相似，因此了解其中一個的大氣特性可以為另一個的大氣特性提供啟示。

第二項研究屬於一項研究熱木星的工作，熱木星是指跟母星運行距離極近的氣體系外行星。這些大質量的行星是如何形成的，是否存在著具有不同形成過程的熱木星子類？為了尋找答案，該研究的作者研究了系外行星XO-3b，這是一個罕見的熱木星例子，它在遷移到其母星附近時被觀察到。

系外行星的類似物

年齡往往給人類帶來穩定，這一點似乎對宇宙天體也是如此。紐約美國自然歷史博物館的天體物理學家Johanna Vos將討論發表在《Astrophysical Journal》上的一項斯皮策調查，該調查發現年輕的褐矮星的天氣變化比老的褐矮星要高。

關於褐矮星，變異性這個詞指的是來自天體大氣層的不同波長的紅外光強度的短期變化。天文學家認為這些變化是由雲層引起，而云層在大氣中反射和吸收光線。

高變異性可能表明一個主要的大氣特徵，也許就像木星的大紅斑–一個比地球還大的風暴，已經旋轉了數百年之久。它還可以表明一個快速變化的大氣層，這可能有多種原因，如大氣層中的重大溫度差異或湍流。

將年輕的褐矮星與跟之前斯皮策對較老的褐矮星的觀測相比較，研究人員們發現年輕的天體更有可能出現大氣層的變化。他們還發現，年輕的褐矮星的變化更大、更劇烈。Vos和她的同事將這種差異歸因於這樣一個事實，即褐矮星在年輕時比較膨大，但隨著年齡的增長會變得更加緊湊，這可能使大氣層看起來更加均勻。

年輕的褐矮星在直徑、質量和組成上與跟主要由氣體組成的巨型系外行星相似。但研究大型系外行星由於其母星的密切存在而變得複雜。伴星會照射行星的大氣層，這會改變溫度甚至化學成分並影響天氣。來自恆星的亮光也使得看到更暗的行星更加困難。

另一方面，褐矮星可以作為一種對照組，在太空中被孤立地觀察。該研究的作者計劃將這一新發現納入褐矮星和巨型系外行星大氣層如何隨年齡演變的模型中。

遷移的巨人

儘管熱木星是研究最多的系外行星類型，但關於它們如何形成的主要問題仍然存在。例如，這些行星是在遠離母星的地方形成的–在這個距離上，水等分子足夠冷，可以變成固體–還是在更近的地方？第一種情況更符合關於我們自己的太陽系中的行星是如何誕生的理論，但是什麼促使這些類型的行星遷移到離其母星如此之近的地方仍不清楚。

蒙特利爾麥吉爾大學的系外行星科學家Lisa Dang和她的同事利用斯皮策數據研究了一顆名為XO-3b的系外行星，它的軌道是偏心的（橢圓形），而非幾乎所有其他已知熱木星的圓形軌道。偏心軌道表明XO-3b最近可能向其母星遷移，如果是這樣的話，它最終會穩定在一個更圓的軌道上。

歐空局(ESA)的Gaia空間觀測站和斯皮策的觀測結果都表明，這顆行星會產生一些自己的熱量，但科學家們不知道原因。斯皮策的數據還提供了一張行星的氣候模式圖。多餘的熱量有可能來自於行星的內部，通過一種叫做潮汐加熱的方式。恆星對行星的引力擠壓則會隨著不規則的軌道將行星帶向更遠的地方，然後再接近恆星而擺動。由此產生的內部壓力變化產生熱量。

對Dang來說，一個不尋常的熱木星提供了一個測試關於哪些形成過程可能在這些系外行星中產生某些特徵的想法的機會。比如其他熱木星的潮汐加熱是否也是近期遷移的標誌？XO-3b本身不會解開這個謎團，但它是對有關這些炙熱巨行星的新興觀點的一個重要測試。