Астрономы изучили погоду на близлежащем коричневом карлике
Астрономы выяснили, что атмосферу коричневого карлика SIMP 0136 формируют два главных процесса: изменения температуры и вертикального строения облаков. Из-за них на объекте сменяются три повторяющихся состояния атмосферы — с более горячими участками и тонкими облаками, с более холодными областями и плотными облаками, которые тянутся выше, а также с промежуточными условиями.
SIMP 0136 находится примерно в 20 световых годах, или 189 триллионах километров, от Земли. Это молодой коричневый карлик спектрального класса T2.5, который лежит на границе между планетами и звездами по массе. Он крупнее и горячее газового гиганта, но его массы не хватает для устойчивого термоядерного синтеза, поэтому он не светит как звезда. Его атмосфера покрыта крупными и быстро меняющимися облачными системами. По характеру погоды этот объект ближе к Юпитеру, чем к Земле.
Команда Тринити-колледжа в Дублине проанализировала данные телескопа «Уэбб», который в 2023 году наблюдал SIMP 0136 во время одного полного оборота. Телескоп зарегистрировал небольшие изменения яркости объекта на разных длинах волн. Свет, который попал в приборы «Уэбба», покинул коричневый карлик около 20 лет назад.
Чтобы выделить причины изменений в атмосфере, ученые применили метод главных компонент — статистический способ, который ищет в большом наборе данных основные независимые закономерности. Этот метод не требует заранее задавать сложную модель атмосферы. Он позволяет отделить наиболее заметные физические процессы от слабых колебаний и шума в наблюдениях.
Двух главных компонент оказалось достаточно, чтобы описать почти всю обнаруженную изменчивость спектра. Первая соответствует изменениям температуры, вторая связана с вертикальным распределением облаков. Наблюдаемый спектр можно представить как смесь трех состояний атмосферы, доля которых меняется по мере вращения объекта. Это значит, что «Уэбб» видит по очереди разные области его атмосферы, а не случайную перестройку облаков по всей поверхности.
Авторы также установили, что эти факторы сохраняются на протяжении более чем десятка оборотов SIMP 0136, хотя детали облачного рисунка со временем меняются. Ранее SIMP 0136 связывали с явлениями, похожими на полярные сияния. В новой работе исследователи сосредоточились на переменах температуры и облачной структуры, которые определяют большую часть изменений в его спектре.
Метод главных компонент может ускорить разбор будущих наблюдений «Уэбба». Сначала астрономы смогут быстро определить, какие процессы сильнее всего влияют на атмосферу коричневого карлика или гигантской экзопланеты, а затем применить более ресурсоемкие модели. Коричневые карлики подходят для таких исследований, потому что их можно наблюдать напрямую. Они помогают проверять модели образования облаков, переноса тепла и атмосферной циркуляции в условиях, которые характерны для планет-гигантов за пределами Солнечной системы.
Иллюстрация Dr. Evert Nasedkin, Trinity College Dublin
Самое популярное
