Astronomer finder Jupiter-lignende skybånd på den nærmeste brune dværg

Et hold af astronomer har opdaget, at den nærmeste kendte brune dværg, Luhman 16A, viser tegn på skybånd svarende til dem, der ses på Jupiter og Saturn. Det er første gang, at forskere har brugt polarimetriteknikken til at bestemme egenskaberne af atmosfæriske skyer uden for solsystemet, eller exoclouds.

Brune dværge er objekter, der er tungere end planeter, men lettere end stjerner, og har typisk 13 til 80 gange Jupiters masse. Luhman 16A er en del af et binært system, der indeholder en anden brun dværg, Luhman 16B. I en afstand af 6,5 lysår, det er det tredje tættest på vores sol efter Alpha Centauri og Barnards stjerne. Begge brune dværge vejer omkring 30 gange så meget som Jupiter.

På trods af at Luhman 16A og 16B har lignende masser og temperaturer (ca. 900° F eller 1, 000°C), og formentlig dannet på samme tid, de viser markant anderledes vejr. Luhman 16B viser ingen tegn på stationære skybånd, i stedet viser beviser for mere uregelmæssig, plettede skyer. Luhman 16B har derfor mærkbare lysstyrkevariationer som følge af dens overskyede funktioner, i modsætning til Luhman 16A.

"Som Jorden og Venus, disse objekter er tvillinger med meget forskelligt vejr, " sagde Julien Girard fra Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland, et medlem af opdagelsesholdet. "Det kan regne ting som silikater eller ammoniak. Det er ret forfærdeligt vejr, rent faktisk."

Forskerne brugte et instrument på Very Large Telescope i Chile til at studere polariseret lys fra Luhman 16-systemet. Polarisering er en egenskab ved lys, der repræsenterer den retning, lysbølgen svinger. Polariserede solbriller blokerer én retning af polarisering for at reducere genskin og forbedre kontrasten.

"I stedet for at prøve at blokere det blænding, vi prøver at måle det, " forklarede hovedforfatter Max Millar-Blanchaer fra California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena, Californien.

Når lys reflekteres af partikler, såsom skydråber, det kan favorisere en vis polariseringsvinkel. Ved at måle den foretrukne polarisering af lys fra et fjernt system, astronomer kan udlede tilstedeværelsen af ​​skyer uden direkte at løse hverken brun dværgs skystruktur.

"Selv fra lysår væk, vi kan bruge polarisering til at bestemme, hvad lyset stødte på langs sin vej, " tilføjede Girard.

"For at bestemme, hvad lyset stødte på på sin vej, sammenlignede vi observationer med modeller med forskellige egenskaber:brune dværg-atmosfærer med solide skydæk, stribede skybånd, og endda brune dværge, der er oblate på grund af deres hurtige rotation. Vi fandt ud af, at kun modeller af atmosfærer med skybånd kunne matche vores observationer af Luhman 16A, " forklarede Theodora Karalidi fra University of Central Florida i Orlando, Florida, et medlem af opdagelsesholdet.

Polarimetriteknikken er ikke begrænset til brune dværge. Det kan også anvendes på exoplaneter, der kredser om fjerne stjerner. Atmosfæren af ​​varme, gasgigantiske exoplaneter ligner dem hos brune dværge. Selvom det vil være mere udfordrende at måle et polarisationssignal fra exoplaneter, på grund af deres relative svaghed og nærhed til deres stjerne, informationen opnået fra brune dværge kan potentielt informere disse fremtidige undersøgelser.

NASAs kommende James Webb-rumteleskop ville være i stand til at studere systemer som Luhman 16 for at lede efter tegn på lysstyrkevariationer i infrarødt lys, der er tegn på skyfunktioner. NASAs Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) vil blive udstyret med et koronagrafinstrument, der kan lede polarimetri, og kan muligvis opdage gigantiske exoplaneter i reflekteret lys og eventuelle tegn på skyer i deres atmosfærer.

Denne undersøgelse er blevet accepteret til offentliggørelse i The Astrofysisk tidsskrift .