Астрономы зондируют многослойную атмосферу коричневого карлика

Коричневые карлики -- космический эквивалент подростков. Они слишком массивные, чтобы быть планетами, и слишком малы, чтобы поддерживать в своих ядрах ядерный синтез, который питает звезды. Многие коричневые карлики является кочевниками. Они не вращаются вокруг звезд, а дрейфуют среди них как одиночки.

Об этом рассказывается на сайте НАСА космического телескопа Хаббл.

Астрономы хотели бы знать, как слепились эти заблудшие объекты. Разделяют ли они какое-то родство с раздутыми газовыми планетами-гигантами, такими как Юпитер? Изучение коричневых карликов намного сложнее, чем изучение соседнего Юпитера для их сравнения. Мы можем отправить космический корабль на Юпитер. Но, чтобы заглянуть в атмосферу коричневого карлика, астрономам нужно посмотреть сквозь много световых лет.

Исследователи использовали гигантскую обсерваторию В. М. Кека на Гавайях для наблюдения за недалеким коричневым карликом в инфракрасном свете. В отличие от Юпитера, молодой коричневый карлик до сих пор такой горячий, что светится изнутри наружу, и похож на вырезанную тыкву к Хэллоуину. Поскольку коричневый карлик имеет рассеянные облака, то свет, сияющий из глубины атмосферы карлика, меняется, что и было измерено исследователями. Они обнаружили, что атмосфера карлика имеет многослойную структуру с облаками различного состава на разной высоте.

Юпитер может считаться планетой-громилой нашей Солнечной системы, поскольку это самая массивная планета. Но на самом деле он коротышка по сравнению со многими гигантскими планетами, найденными вокруг других звезд.

Эти чужие миры, называемые супер-юпитерами, весят до 13 раз больше массы Юпитера. Астрономы проанализировали состав некоторых из этих монстров. Но детально изучить их атмосферу было трудно, поскольку эти газовые гиганты теряются в блеске родительских звезд.

Однако у исследователей есть замена: атмосферы коричневых карликов – так называемых неудавшихся звезд, масса которых в 80 раз превышает массу Юпитера. Эти огромные объекты образуются при коллапсе газового облака, как и звезды, но им не хватает массы, чтобы стать достаточно горячими для поддержки в своих ядрах ядерного синтеза, питающего звезды.

Зато, коричневые карлики разделяют родство с суперюпитерамы. Оба типа объектов имеют одинаковую температуру и чрезвычайно массивны. У них также сложная, разнообразная атмосфера. Единственное отличие, как считают астрономы, – их родословная. Супер-юпитеры образуются вокруг звезд; коричневые карлики часто образуются изолированно.

Команда астрономов во главе с Еленой Манджавакас из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд, испытала новый способ проникновения через облачные слои этих кочевых объектов. Исследователи использовали прибор в обсерватории В. М. Кека на Гавайях, чтобы изучить в ближнем инфракрасном свете цвета и изменения яркости многослойной структуры облаков в недалеком, свободно дрейфующем коричневом карлике, известном как "2MASS J22081363+2921215".

Прибор обсерватории Кека, который называется Многообъективным спектрографом для инфракрасных исследований (MOSFIRE), также проанализировал спектральные отпечатки различных химических элементов, содержащихся в облаках, и то, как они меняются со временем. Астрономы впервые использовали прибор MOSFIRE в исследованиях такого рода.

Новости по подобной теме:

		"Уэбб" нашел кандидатов на первые коричневые карлики за пределами нашей галактики
		Уэбб обнаружил признаки полярных сияний на коричневом карлике, где их не должно существовать
		"Уэбб" идентифицировал самого маленького коричневого карлика

Эти измерения позволили Манджавакас получить целостное представление об атмосферных облаках коричневого карлика, предоставив больше деталей, чем предыдущие наблюдения за этим объектом. Впервые примененный в наблюдениях Хаббла, этот метод трудно применить наземным телескопам из-за загрязнения атмосферы Земли, которое поглощает определенные длины инфракрасных волн. Уровень этого поглощения меняется в зависимости от погоды.

"Единственный способ сделать это с земли – это использовать прибор MOSFIRE с высоким разрешением, поскольку он позволяет нам наблюдать несколько звезд одновременно с нашим коричневым карликом", - объясняет Манджавакас. "Это позволяет нам корректировать уровень загрязнения, вызванного атмосферой Земли, и с хорошей точностью измерить истинный сигнал от коричневого карлика. Следовательно, эти наблюдения являются подтверждением концепции того, что MOSFIRE может проводить подобные исследования атмосфер коричневых карликов".

Манджавакас представила свои результаты 9 июня на пресс конференции виртуального заседания Американского астрономического общества.

Исследовательница решила изучить именно этот коричневый карлик, поскольку он очень молод, а потому чрезвычайно яркий и еще не охладился. Его масса и температура похожи на показатели недалекой гигантской экзопланеты Beta Pictoris b (Бета Живописца b), обнаруженной в 2008 году на изображениях в ближне-инфракрасном диапазоне, сделанных Очень большим телескопом Европейской южной обсерватории на севере Чили.

"Мы еще не имеем возможности с помощью современных технологий детально проанализировать атмосферу Beta Pictoris b", - говорит Манджавакас. "Поэтому мы используем наше исследование атмосферы этого коричневого карлика в качестве промежуточного, чтобы получить представление о том, как могут выглядеть облака экзопланет на разных высотах их атмосфер".

И коричневый карлик, и Beta Pictoris b – молодые, поэтому они сильно излучают тепло в ближнем инфракрасном диапазоне. Оба являются членами стаи звезд и подзвездных объектов, называемой подвижной группой Beta Pictoris, которые имеют одинаковое происхождение и общее движение в космосе. Группа, которой около 33 миллионов лет, является ближайшей к Земле группой молодых звезд. Она находится примерно в 115 световых годах от нас.

Хотя они прохладнее настоящих звезд, коричневые карлики все еще очень горячие. Коричневый карлик в исследовании Манджавакас раскален до 1527 градусов Цельсия.

Гигантский объект примерно в 12 раз тяжелее Юпитера. Как молодое тело он крутится невероятно быстро, выполняя вращения каждые 3,5 часа, против 10-часового периода вращения Юпитера. Поэтому, он сбивает облака, создавая динамичную, бурную атмосферу.

Прибор MOSFIRE обсерватории Кека 2,5 часа смотрел на коричневый карлик, наблюдая, как свет, проникающий сквозь атмосферу с горячей внутренней части карлика, со временем яснеет и тускнеет. Яркие пятна, появляющиеся на вращающемся объекте, указывают на регионы, где исследователи могут вглядеться глубже в атмосферу – там, где жарче. Заглядывать глубже в атмосферу астрономам позволяют инфракрасные длины волн. Наблюдения показывают, что коричневый карлик имеет пятнистую атмосферу с рассеянными облаками. Если рассмотреть его крупным планом, он может напоминать вырезанную на Хэллоуин тыкву со светом, исходящим из его горячей внутренней части.

Его спектр раскрывает облака из горячих песчинок и других экзотических элементов. Йодид калия прослеживается в верхних слоях атмосферы объекта, в которых также есть облака силиката магния. Ниже в атмосфере движется слой облаков из йодистого натрия и силиката магния. Последний слой состоит из облаков оксида алюминия. Общая глубина атмосферы составляет 718 километров. Выявленные элементы представляют собой типичную часть состава атмосфер коричневых карликов, сказала Манджавакас.

NASA, ESA, STScI, Andi James (STScI)

Исследовательница и ее команда использовали компьютерные модели атмосфер коричневых карликов для определения расположения химических соединений в каждом облачном слое.

План Манджавакас заключается в использовании MOSFIRE обсерватории Кека для изучения атмосфер других коричневых карликов и сравнение их с атмосферами газовых гигантов. Будущие телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Вебба от НАСА – инфракрасная обсерватория, которую планируется запустить позже в этом году, – предоставят еще больше информации об атмосфере коричневого карлика. "JWST даст нам структуру всей атмосферы, обеспечивая большее покрытие, чем любой другой телескоп", - сказала Манджавакас.

Исследовательница надеется, что MOSFIRE можно использовать в тандеме с JWST для получения широкой выборки коричневых карликов. Цель – лучшее понимание коричневых карликов и планет-гигантов.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• коричневый карлик