На ближайшем коричневом карлике дуют высокоскоростные ветры

Ученые-планетологи задались вопросом, преобладают ли в атмосфере коричневых карликов полосы ветров или огромные бури. Исследование, проведенное Университетом Аризоны  разрешило загадку.

Используя высокоточные измерения яркости с помощью космического телескопа НАСА TESS, астрономы обнаружили, что в атмосфере ближайшего коричневого карлика Luhman 16B преобладают высокоскоростные глобальные ветры, похожие на систему реактивных потоков Земли. Эта глобальная циркуляция определяет, как облака распределяются в атмосфере коричневого карлика, придавая ему полосатый вид.

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.

«Мы задавались вопросом, похожи ли коричневые карлики на Юпитер с его правильными поясами и полосами, образованными большими, параллельными, продольными струями, или в них будет преобладать постоянно меняющаяся структура гигантских штормов, известных как вихри, подобные тем, которые встречаются на полюсах Юпитера?” – сказал исследователь UArizona Дэниел Апай, доцент кафедры астрономии и обсерватории Стюарда, а также лаборатории Луны и планет.

Апай является ведущим автором нового исследования, опубликованного сегодня 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 атмосферу, 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 UArizona и лидера в области моделей атмосферы коричневых карликов.

«Образцы ветров и крупномасштабная атмосферная циркуляция часто оказывают глубокое влияние на атмосферы планет, от климата Земли до появления Юпитера, и теперь мы знаем, что такие крупномасштабные атмосферные струи также формируют атмосферы коричневых карликов, – отметил Апай. – Знание того, как дуют ветры и перераспределяют тепло в одном из наиболее изученных и ближайших коричневых карликов, помогает нам понять климат, экстремальные температуры и эволюцию коричневых карликов в целом».

Группа Апая в УАризоне – мировой лидер в картографировании атмосфер коричневых карликов и планет за пределами нашей Солнечной системы с помощью космических телескопов и нового метода.

Команда использовала космический телескоп NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite, или TESS, для изучения двух ближайших к Земле коричневых карликов. Находящиеся всего в 6,5 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 800 градусов горячее.

«Космический телескоп TESS, хотя и спроектированный для поиска внесолнечных планет, также предоставил этот невероятно богатый и захватывающий набор данных о ближайшем к нам коричневом карлике, – сказал Апай. – С помощью передовых алгоритмов, разработанных членами нашей команды, мы смогли получить очень точные измерения изменений яркости при вращении двух коричневых карликов. Коричневые карлики становятся ярче, когда более яркие области атмосферы перемещаются в видимое полушарие, и темнее, когда уходят из поля видимости”.

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 дать подробные изображения планет или коричневых карликов, – сказал Апай. – 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 планет в других системах, которые в противном случае было бы 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.

«Наше 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, – заявил 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.

Читайте обзоры:

-->