Астрономи використали Дуже велику антену імені Карла Ґ. Янського (Karl G. Jansky Very Large Array, VLA) Національного наукового фонду та космічний телескоп «Спітцер» (Spitzer) NASA, щоб виконати перше вимірювання швидкості вітру на коричневому карлику — об’єкті, маса якого менша маси зорі, але більша, ніж у планети.
Спираючись на факти, відомі про планети-гіганти Юпітер та Сатурн у Сонячній системі, група науковців під керівництвом Кейтлін Аллерс (Katelyn Allers) з Університету Бакнелла зрозуміла, що вони, можливо, могли б виміряти швидкість вітру на коричневому карлику, поєднавши радіоспостереження від VLA та інфрачервоні спостереження від Spitzer.
«Коли ми зрозуміли це, ми були здивовані, що ще ніхто цього не зробив», — сказала Аллерс.
Астрономи вивчали коричневий карлик 2MASS J10475385+2124234 — об’єкт приблизно такого ж розміру, як Юпітер, але з масою майже в 40 разів більшою. Він лежить від Землі на відстані 34 світлових років. Коричневі карлики, яких іноді називають «ті, що не стали зорями», більш масивні, ніж планети, але недостатньо масивні, щоб у їхніх ядрах «спалахнули» термоядерні реакції — джерело енергії будь-якої нормальної зорі.
«Ми звернули увагу на те, що період обертання Юпітера, визначений з радіоспостережень, відрізняється від періоду обертання, визначеного зі спостережень у видимому та інфрачервоному діапазонах електромагнітного спектра», — сказала Аллерс.
Ця ріжниця, пояснила вона, виникає тому, що радіовипромінювання спричиняють електрони, які взаємодіють з магнітним полем планети. Воно проникає глибоко у надра планети, натомість інфрачервоне випромінювання надходить з верхніх шарів атмосфери. Атмосфера обертається швидше, ніж внутрішні райони планети, і відповідна ріжниця у швидкостях зумовлена атмосферними вітрами.
Коричневий карлик ліворуч і Юпітер праворуч. Уявлення художника про коричневого карлика ілюструє магнітне поле та верхню атмосферу, які спостерігали астрономи на різній довжині хвилі для визначення швидкості вітру. Фото з сайту https://phys.org.
«Оскільки ми очікуємо, що в коричневому карлику будуть діяти ті самі механізми, ми вирішили виміряти його швидкості обертання за допомогою як радіо, так й інфрачервоного телескопів», — сказала Йоганна Вос (Johanna Vos) з Американського природничого музею (American Museum of Natural History).
Вони спостерігали 2MASS J10475385+2124234 зі Spitzer у 2017 та 2018 роках і виявили, що його яскравість в інфрачервоному випромінюванні змінюється регулярно, ймовірно, через обертання якогось стійкого утворення у верхній атмосфері. Науковці виконали спостереження за допомогою VLA у 2018 році для вимірювання періоду обертання внутрішніх шарів об’єкта.
Так само, як і в Юпітера, вони виявили, що атмосфера коричневого карлика обертається швидше, ніж його внутрішня частина. Розрахунки показали значення швидкості вітру близько 2300 кілометрів на годину. Це значно більше, ніж швидкість вітру на Юпітері, де її значення становить 370 км/год.
«Це узгоджується з теорією та моделями, що передбачають більш високі швидкості вітру на коричневих карликах», — сказала Аллерс.
Астрономи заявили, що їхній метод можна використовувати для вимірювання вітрів не тільки на інших коричневих карликах, а й на екзопланетах.
«Оскільки магнітні поля великих екзопланет слабші, ніж у коричневих карликів, радіоспостереження треба буде виконувати на більш низьких частотах, ніж ті, які використовували для 2MASS J10475385+2124234», — сказав Пітер Вільямс (Peter Williams) з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики (Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian) і Американського астрономічного товариства (American Astronomical Society).
«Ми раді, що наш метод тепер може бути використаний для кращого розуміння динаміки атмосфер коричневих карликів і екзопланет», — сказала Аллерс.
Аллерс, Вос та Вільямс разом з Бет Біллер (Beth Biller) з Единбургського університету повідомили про результати своїх досліджень у журналі Science.
За інф. з сайту https://phys.org
