Исследовательская группа под руководством Университета Аризоны обнаружила полосы и полосы на коричневом карлике, ближайшем к Земле, что намекает на процессы, взбалтывающие атмосферу коричневого карлика изнутри.
Коричневые карлики — загадочные небесные объекты, которые не совсем звезды и не совсем планеты. Они размером с Юпитер, но обычно в десятки раз массивнее. Тем не менее, они менее массивны, чем самые маленькие звезды, поэтому их ядра не имеют достаточного давления, чтобы сплавить атомы, как это делают звезды. Они горячие, когда формируются, и постепенно остывают, слабо светятся и медленно тускнеют на протяжении всей жизни, поэтому их трудно найти. Ни один телескоп не может четко увидеть атмосферы этих объектов.
Исследователь Университета Аризоны Дэниел Апай, доцент кафедры астрономии и обсерватории Стюарда, а также лунно-планетной лаборатории сказал:
Мы задавались вопросом, похожи ли коричневые карлики на Юпитер с его регулярными поясами и полосами, образованными большими, параллельными, продольными струями, или в них будет доминировать постоянно меняющаяся структура гигантских штормов, известных как вихри, подобные тем, что встречаются на полюсах Юпитера?
Апай — ведущий автор нового исследования, опубликованного 7 января 2021 года в The Astrophysical Journal, которое пытается ответить на этот вопрос с помощью новой техники.
Он и его команда обнаружили, что коричневые карлики поразительно похожи на Юпитер. Характер атмосферы показывает, что высокоскоростные ветры идут параллельно экваторам коричневой дуги. Эти ветры перемешивают атмосферы, перераспределяя тепло, исходящее из горячих внутренностей коричневых карликов. Также, как и Юпитер, вихри доминируют в полярных регионах.
По словам Апая, некоторые атмосферные модели предсказывали эту атмосферную картину, в том числе модели покойного Адама Шоумена, профессора лаборатории Луны и планет из Университета Аризоны и лидера в области моделей атмосферы коричневых карликов.
Команда использовала космический телескоп NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite, или TESS , для изучения двух ближайших к Земле коричневых карликов. Находящиеся всего в 6 1/2 световых годах от нас, коричневые карлики называются Luhman 16 A и B. Хотя оба они примерно того же размера, что и Юпитер, они оба более плотные и, следовательно, содержат больше массы. Luhman 16 A примерно в 34 раза массивнее Юпитера, а Luhman 16 B, который был основным объектом исследования Апая, примерно в 28 раз массивнее Юпитера и примерно на 1500 градусов по Фаренгейту горячее.
Поскольку космический телескоп обеспечивает чрезвычайно точные измерения и не прерывается дневным светом, команда собрала больше вращений, чем когда-либо прежде, обеспечивая наиболее подробное изображение атмосферной циркуляции коричневого карлика.
Ни один телескоп не является достаточно большим, чтобы давать подробные изображения планет или коричневых карликов. Но, измеряя, как яркость этих вращающихся объектов изменяется с течением времени, можно создать грубые карты их атмосфер — метод, который в будущем также может быть использован для картирования земных планет в других солнечных системах, которые в противном случае могли бы быть трудно видеть.
Результаты исследователей показывают, что между атмосферной циркуляцией планет Солнечной системы и коричневыми карликами есть много общего. В результате коричневые карлики могут служить более массивными аналогами планет-гигантов, существующих за пределами нашей Солнечной системы, в будущих исследованиях.
Проводимое исследование представляет собой шаблон для будущих исследований подобных объектов о том, как исследовать — и даже наносить на карту — атмосферы коричневых карликов и гигантских внесолнечных планет без необходимости в телескопах, достаточно мощных, чтобы разрешить их визуально», — сказал Апай.
Команда Апая надеется продолжить изучение облаков, штормовых систем и зон циркуляции, присутствующих в коричневых карликах и внесолнечных планетах, чтобы углубить наше понимание атмосфер за пределами Солнечной системы.
