На ближайшем коричневом карлике обнаружены ветры и реактивные потоки

Коричневые карлики - загадочные небесные объекты, которые не совсем звезды и не совсем планеты. Они размером с Юпитер, но обычно в десятки раз массивнее. 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, что встречаются на полюсах Юпитера?» сказал исследователь Университета Аризоны Дэниел Апай.

Они с командой 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.

«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», - сказал 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», - сказал Апай.

Группа Апая в Университета Аризоны - мировой лидер в картографировании атмосфер коричневых карликов и планет за пределами нашей Солнечной системы с использованием космических телескопов и нового метода.

Команда использовала космический телескоп НАСА 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 более плотные и, следовательно, содержат больше массы. Luhman 16 A примерно в 34 раза массивнее Юпитера, а Luhman 16 B, который был главным объектом исследования Апая, примерно в 28 раз массивнее Юпитера и примерно на 1500 градусов по Фаренгейту горячее.

«Космический телескоп TESS, хотя и спроектированный для поиска внесолнечных планет, также предоставил 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 превращаются в видимое полушарие, и темнее, когда исчезают из поля зрения».

Поскольку космический телескоп обеспечивает чрезвычайно точные измерения, команда собрала больше вращений, чем когда-либо прежде, что позволило получить наиболее подробное изображение атмосферной циркуляции коричневого карлика.

«Ни один телескоп не является достаточно большим, чтобы предоставить 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 земных планет в других солнечных системах, которые в противном случае трудно увидеть».

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 достаточно мощных телескопах, позволяющих рассмотреть 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.