Реактивні течії та вітри, подібно до тих, що можна спостерігати на Юпітері, були передбачені теоретично і на коричневих карликах. Втім, хоч на деяких можна було вітри навіть спостерігати, довготривалих спостережень для точного підтвердження цієї гіпотези для більшої кількості об’єктів бракує. Тому астрономи за допомогою телескопа TESS дослідили подвійну систему коричневих карликів Luhman 16 A і B, за змінами яскравості яких змогли підтвердити циркуляцію в їхній атмосфері. Результати досліджень опубліковані у журналі The Astrophysical Journal.
Daniel Apai
За чим спостерігали астрономи?
Коричневим карликом в класичному розумінні вважається субзірковий об'єкт масою від 13 до 80 мас Юпітера, в ядрі якого йдуть реакції синтезу за участю ядер дейтерію і літію. Коричневі карлики виділяють енергію зі своїх верхніх шарів атмосфери та поступово остигають, однак це дуже повільний процес, а тому їм довго вдається зберігати свій червонувато-коричневий колір(звідки і назва) через середню температуру від кількох сотень до трьох тисяч кельвінів. Цього разу вчені обрали для дослідження двох найближчих до Землі коричневих карликів Luhman 16 A і B, які за розміром схожі на Юпітер. Однак Luhman 16 A приблизно в 34 рази масивніший за Юпітер, а Luhman 16 B, основний об’єкт дослідження астрономів, в 28 разів масивніший та приблизно на 1500 градусів за Фаренгейтом гарячіший. Система карликів знаходиться приблизно в 6,5 світлових роках від Сонця. Астрономи використовували телескоп TESS для спостереження, хоч він і спроєктований для пошуку позасонячних планет, з яким змогли отримати точні вимірювання змін яскравості при обертанні двох коричневих карликів.
Що шукали вчені на карликах?
Швидкість вітрів на Юпітері може перевищувати 600 км/год, однак, на відміну від Землі, де циркуляція атмосфери відбувається через різницю сонячного нагрівання в різних областях, рушійною силою юпітеріанських вітрів є енергія, що виділяється при швидкому русі планети навколо власної осі. Астрономи шукали відповідь на питання, чи схожі коричневі карлики, як проміжні об’єкти між планетами та зірками, на Юпітер з його поясами і смугами, утвореними великими паралельними поздовжніми струменями повітря, або чи мають вони гігантські шторми, вихори, схожі на ті, що зустрічаються на полюсах планети-гіганта.
Які вітри віють на карликах?
Характер атмосфери показав, що високошвидкісні вітри йдуть паралельно екваторам коричневої дуги. Ці вітри перемішують атмосфери, перерозподіляючи тепло, що виходить з гарячих нутрощів коричневих карликів. Причому, так само, як і на Юпітері, в полярних регіонах домінують вихори, передбачені раніше атмосферними моделями. Атмосферна циркуляція часто сильно впливає на клімат та навіть формування планет, і тепер ми знаємо, що такі ж масштабні струмені повітря також формують і атмосфери коричневих карликів. Знання того, як дмуть вітри і перерозподіляють тепло в одному з найбільш вивчених і найближчих коричневих карликів, допомагає нам зрозуміти клімат, екстремальні температури і еволюцію коричневих карликів в цілому і так коричневі карлики можуть служити більш масивними моделями для дослідження планет-гігантів, що існують за межами нашої сонячної системи, в майбутніх дослідженнях.
Як астрономи їх побачили?
Оскільки космічний телескоп TESS не переривається денним світлом, команда зібрала дані зі 100 обертань, що дозволило отримати найбільш докладне зображення атмосферної циркуляції. Спостереження показали, що період обертання Luhman 16 A - 6,94 години, а тому це дало змогу відстежити рух різних структур у верхніх шарах їхніх атмосфер, які викликали квазіперіодичні зміни яскравості карлика. Вимірюючи, як яскравість цих об'єктів змінюється з часом, вчені створили грубі карти їхніх атмосфер та показали, що у періоди з 2,5 та 5,28 години на Luhman 16 B складаються з безлічі зміщених піків яскравості, що вказує на наявність у цьому об'єкті швидкісних струменів повітря та його зональної циркуляції.
Це дослідження є шаблоном для майбутніх досліджень подібних об'єктів, повідомляють вчені, з яким можна буде наносити на карту атмосфери коричневих карликів та інших позасонячних планет без необхідності в потужних телескопах. Команда астрономів сподівається продовжити вивчення хмар, штормових систем і зон циркуляції на коричневих карликах та позасонячних планетах, щоб поглибити наше розуміння атмосфер за межами Сонячної системи.