Vind og jetstrømme fundet på den nærmeste brune dværg

Et forskningshold ledet af University of Arizona har fundet bånd og striber på den brune dværg tættest på Jorden, antyder de processer, der kværner den brune dværgs atmosfære indefra.

Brune dværge er mystiske himmelobjekter, der ikke er helt stjerner og ikke helt planeter. De er omtrent på størrelse med Jupiter, men typisk snesevis af gange mere massive. Stadig, de er mindre massive end de mindste stjerner, så deres kerner har ikke nok tryk til at fusionere atomer, som stjerner gør. De er varme, når de dannes og afkøles gradvist, lyser svagt og dæmper langsomt gennem hele deres liv, gør dem svære at finde. Intet teleskop kan tydeligt se atmosfæren af ​​disse objekter.

"Vi undrede os, ligner brune dværge Jupiter, med sine almindelige bælter og bånd formet af store, parallel, langsgående stråler, eller vil de blive domineret af et konstant skiftende mønster af gigantiske storme kendt som hvirvler som dem, der findes på Jupiters poler?" sagde UArizona-forsker Daniel Apai, en lektor i Institut for Astronomi og Steward Observatory og Lunar and Planetary Laboratory.

Apai er hovedforfatter af en ny undersøgelse offentliggjort i dag i The Astrophysical Journal der søger at besvare dette spørgsmål ved hjælp af en ny teknik.

Han og hans hold fandt ud af, at brune dværge ligner Jupiter slående. Mønstrene i atmosfærerne afslører højhastighedsvinde, der løber parallelt med de brune træks ækvator. Disse vinde blander atmosfærerne, omfordeler varme, der kommer ud fra de brune dværges varme indre. Også, ligesom Jupiter, hvirvler dominerer polarområderne.

Nogle atmosfæriske modeller forudsagde dette atmosfæriske mønster, Apai sagde, inklusive modeller af afdøde Adam Showman, en UArizona Lunar and Planetary Laboratory professor og en leder inden for modeller af brun dværg atmosfære.

"Vindmønstre og storstilet atmosfærisk cirkulation har ofte dybtgående virkninger på planetariske atmosfærer, fra Jordens klima til Jupiters udseende, og nu ved vi, at sådanne storstilede atmosfæriske jetfly også former brune dværg-atmosfærer, " sagde Apai, hvis medforfattere på papiret omfatter Astronomical Observatory of Padua's Luigi Bedin og Domenico Nardiello, som også er tilknyttet Laboratoire d'Astrophysique de Marseille i Frankrig.

"Ved at vide, hvordan vinden blæser og omfordeler varme i en af ​​de bedst undersøgte og nærmeste brune dværge, hjælper det os til at forstå klimaet, ekstreme temperaturer og udvikling af brune dværge generelt, " sagde Apai.

Apais gruppe ved UArizona er førende i verden i at kortlægge atmosfæren af ​​brune dværge og planeter uden for vores solsystem ved hjælp af rumteleskoper og en ny metode.

Holdet brugte NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite, eller TESS, rumteleskop for at studere de to brune dværge nærmest Jorden. Kun 6 1/2 lysår væk, de brune dværge kaldes Luhman 16 A og B. Mens begge er omtrent lige store som Jupiter, de er både mere tætte og indeholder derfor mere masse. Luhman 16 A er omkring 34 gange mere massiv end Jupiter, og Luhman 16 B - som var hovedemnet for Apai's undersøgelse - er omkring 28 gange mere massiv end Jupiter og omkring 1, 500 grader Fahrenheit varmere.

"TESS rumteleskopet, selvom designet til at jage efter ekstrasolare planeter, leverede også dette utroligt rige og spændende datasæt om den nærmeste brune dværg til os, " sagde Apai. "Med avancerede algoritmer udviklet af medlemmer af vores team, vi var i stand til at opnå meget præcise målinger af lysstyrkeændringerne, da de to brune dværge roterede. De brune dværge bliver lysere, når lysere atmosfæriske områder bliver til den synlige halvkugle og mørkere, når disse roterer ude af syne."

Da rumteleskopet giver ekstremt præcise målinger, og det ikke bliver afbrudt af dagslys, holdet samlede flere rotationer end nogensinde før, giver det mest detaljerede billede af en brun dværgs atmosfæriske cirkulation.

"Intet teleskop er stort nok til at give detaljerede billeder af planeter eller brune dværge, " sagde Apai. "Men ved at måle, hvordan lysstyrken af ​​disse roterende objekter ændrer sig over tid, det er muligt at skabe grove kort over deres atmosfærer - en teknik, der i fremtiden, kunne også bruges til at kortlægge jordlignende planeter i andre solsystemer, som ellers kunne være svære at se."

Forskernes resultater viser, at der er meget lighed mellem den atmosfæriske cirkulation af solsystemets planeter og brune dværge. Som resultat, brune dværge kan tjene som mere massive analoger af gigantiske planeter, der eksisterer uden for vores solsystem i fremtidige undersøgelser.

"Vores undersøgelse giver en skabelon til fremtidige undersøgelser af lignende objekter om, hvordan man udforsker - og endda kortlægger - atmosfærerne af brune dværge og gigantiske ekstrasolplaneter uden behov for teleskoper, der er kraftige nok til at løse dem visuelt, " sagde Apai.

Apai's team håber at kunne udforske skyerne yderligere, stormsystemer og cirkulationszoner til stede i brune dværge og ekstrasolare planeter for at uddybe vores forståelse af atmosfærer uden for solsystemet.