Теперь у исследователей есть новая модель, объясняющая, как облака движутся и меняют форму у коричневых карликов, используя данные космического телескопа НАСА Спитцер. Гигантские волны вызывают крупномасштабное движение частиц в атмосфере коричневых карликов, изменяя толщину силикатных облаков, сообщают исследователи в журнале Science.
Исследование также предполагает, что эти облака организованы в группы, ограниченные разными широтами, и движутся с разной скоростью в разных диапазонах.«Мы впервые видим атмосферные полосы и волны в коричневых карликах», — сказал ведущий автор Дэниел Апай, доцент астрономии и планетных наук в Университете Аризоны в Тусоне.
Так же, как в земном океане, в планетных атмосферах могут образовываться разные типы волн. Например, в атмосфере Земли очень длинные волны смешивают холодный воздух от полярных регионов до средних широт, что часто приводит к образованию или рассеиванию облаков.Распределение и движение облаков на коричневых карликах в этом исследовании больше похоже на те, что наблюдаются на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне.
У Нептуна есть облачные структуры, которые тоже проходят по полосатым путям, но его облака состоят из льда. Наблюдения за Нептуном с космического корабля НАСА Кеплер, работающего в миссии K2, были важны в этом сравнении планеты и коричневых карликов.«Атмосферные ветры коричневых карликов больше похожи на привычный регулярный узор поясов и зон Юпитера, чем на хаотическое атмосферное кипение, наблюдаемое на Солнце и многих других звездах», — сказал соавтор исследования Марк Марли из Исследовательского центра Эймса НАСА в калифорнийском Кремне.
Долина.Коричневые карлики можно рассматривать как несостоявшиеся звезды, потому что они слишком малы, чтобы соединять химические элементы в своих ядрах. Их также можно рассматривать как «суперпланеты», потому что они массивнее Юпитера, но имеют примерно такой же диаметр.
Как и газовые планеты-гиганты, коричневые карлики в основном состоят из водорода и гелия, но их часто можно найти отдельно от каких-либо планетных систем. В исследовании 2014 года с использованием Spitzer ученые обнаружили, что у коричневых карликов обычно бывают атмосферные штормы.
Из-за своего сходства с гигантскими экзопланетами коричневые карлики — это окна в планетные системы за пределами нашей собственной. Коричневые карлики легче изучать, чем планеты, потому что у них часто нет яркой родительской звезды, которая их заслоняет.«Вероятно, полосатая структура и большие атмосферные волны, которые мы обнаружили у коричневых карликов, также будут обычным явлением на гигантских экзопланетах», — сказал Апай.Используя Спитцер, ученые наблюдали за изменениями яркости шести коричневых карликов в течение более года, наблюдая, как каждый из них вращается 32 раза.
Когда коричневый карлик вращается, его облака входят и выходят из полусферы, видимой в телескоп, вызывая изменения яркости коричневого карлика. Затем ученые проанализировали эти изменения яркости, чтобы выяснить, как силикатные облака распределены в коричневых карликах.Исследователи ожидали, что у этих коричневых карликов будут эллиптические бури, напоминающие Большое красное пятно Юпитера, вызванные зонами высокого давления. Большое красное пятно присутствует на Юпитере в течение сотен лет и изменяется очень медленно: такие «пятна» не могут объяснить быстрые изменения яркости, которые наблюдали ученые, наблюдая за этими коричневыми карликами.
Уровни яркости коричневых карликов заметно менялись в течение суток.Чтобы понять взлеты и падения яркости, ученым пришлось переосмыслить свои предположения о том, что происходило в атмосферах коричневых карликов. Лучшая модель для объяснения изменений включает в себя большие волны, распространяющиеся в атмосфере с разными периодами. Эти волны заставят облачные структуры вращаться с разной скоростью в разных диапазонах.
Исследователь из Аризонского университета Теодора Каралиди использовала суперкомпьютер и новый компьютерный алгоритм, чтобы создать карты того, как облака движутся по этим коричневым карликам.«Когда пики двух волн смещены, в течение дня наблюдаются две точки максимальной яркости», — сказал Каралиди. «Когда волны синхронизированы, получается один большой пик, что делает коричневый карлик вдвое ярче, чем с одной волной».Результаты объясняют загадочное поведение и изменения яркости, которые исследователи видели ранее.
Следующий шаг — попытаться лучше понять, что вызывает волны, которые определяют поведение облака.