Hnedí trpaslíci - tie, ktoré nie sú celkom planétou a nie celkom hviezdnymi objektmi, sú fascinujúce zvláštnosti, ktoré majú príliš nízku hmotnosť na to, aby spaľovali vodík, ale sú mohutnejšie ako planéty. Vyžarujú iba slabé množstvo svetla, takže ich je ťažké odhaliť, čo vedcov neistí, koľko z nich môže byť v našej galaxii.
Astronómovia však sledujú jedného konkrétneho hnedého trpaslíka známeho ako WISE 0855. Len 7,2 svetelných rokov od Zeme je to najchladnejší známy objekt mimo našej slnečnej sústavy a na infračervených vlnových dĺžkach je sotva viditeľný. Ale pomocou niektorých prefíkaných spektroskopických pozorovacích techník astronómovia teraz zistili, že tento objekt má určité vzrušujúce vlastnosti: jeho atmosféra je plná oblakov vodnej pary. Toto je prvýkrát, čo sa mimo našej slnečnej sústavy zistili vodné oblaky.
"Je to päťkrát slabšie ako akýkoľvek iný objekt detekovaný pozemnou spektroskopiou pri tejto vlnovej dĺžke," povedal Andrew Skemer, odborný asistent astronómie a astrofyziky v UC Santa Cruz a prvý autor na dokumente o WISE 0855 uverejnenom v Astrophysical Journal Letters ( papier je k dispozícii na webe arXiv tu). „Teraz, keď máme spektrum, môžeme skutočne začať premýšľať o tom, čo sa deje v tomto objekte. Naše spektrum ukazuje, že WISE 0855 dominujú vodné pary a oblaky, ktorých celkový vzhľad je nápadne podobný Jupiteru. “
Celé meno tohto hnedého trpaslíka je WISE J085510.83-071442.5, ale patríme medzi priateľov, skrátene je to W0855. Má asi päťnásobok hmotnosti Jupitera a je najchladnejším hnedým trpaslíkom, ktorý bol kedy detekovaný, s priemernou teplotou okolo 250 stupňov Kelvina alebo mínus 10 stupňov F, mínus 20 ° C. Vďaka tomu je takmer rovnako chladný ako Jupiter, ktorý je 130 stupňov Kelvina.
"WISE 0855 je naša prvá príležitosť študovať extrasolárny planetárny masový objekt, ktorý je takmer taký chladný ako naše vlastné plynové giganty," uviedol Skemer.
Skemer a jeho tím použili ďalekohľad Gemini-North na Havaji a infračervený spektrograf Gemini Near Infrared Spectrograph, aby pozorovali WISE 0855 počas 13 nocí, celkovo približne 14 hodín. Skemer bol súčasťou tímu, ktorý tento objekt študoval v roku 2014 a na základe veľmi obmedzených fotometrických údajov našiel predbežnú indikáciu vodných mrakov. Skemer uviedol, že získanie spektra (ktoré oddeľuje svetlo od objektu na jeho vlnové dĺžky) bolo jediným spôsobom, ako zistiť molekulárne zloženie tohto objektu.
Video o objave a štúdiu WISE 0855 z roku 2014:
WISE 0855 je príliš slabý na konvenčnú spektroskopiu na optických alebo blízko infračervených vlnových dĺžkach, ale tím sa ujal problému a pozrel sa na tepelné emisie z objektu na vlnových dĺžkach v úzkom okne okolo 5 mikrónov.
"Myslím si, že všetci vo výskumnom tíme skutočne verili, že sme snívali, že si dokážeme zaobstarať spektrum tohto hnedého trpaslíka, pretože jeho tepelná žiara je tak slabá," uviedol Skemer. WISE 0855, je taká chladná a slabá, že si mnohí astronómovia mysleli, že bude trvať roky, kým sa získa spektrum. "Myslel som, že budeme musieť počkať, kým na to nebude fungovať vesmírny teleskop Jamesa Webba," uviedol Skemer.
Tento spektroskopický pohľad poskytol nahliadnutie do prostredia atmosféry WISE 0855. S údajmi v ruke vedci potom vyvinuli atmosférické modely rovnovážnej chémie pre hnedého trpaslíka pri 250 stupňoch Kelvina a vypočítali výsledné spektrá pri rôznych predpokladoch vrátane modelov zakalených a bez mrakov. Modely predpovedali spektrum, ktorému dominovali vlastnosti vyplývajúce z vodnej pary, a zakalený model priniesol to najlepšie, čo zodpovedá vlastnostiam spektra WISE 0855.
Zatiaľ čo spektrá tohto objektu sú nápadne podobné Jupiteru, zdá sa, že WISE 0855 má menej turbulentnú atmosféru.
"Spektrum nám umožňuje skúmať dynamické a chemické vlastnosti, ktoré sa už dlho skúmali v Jupiterovej atmosfére, ale tentoraz v mimoslávnom svete," uviedol Skemer.
Vedci tvrdia, že WISE 0855 vyzerá skôr ako Jupiter, ako akýkoľvek doteraz objavený exoplanet, čo je obzvlášť zaujímavé, pretože misia Juno práve začala skúmať obrovský svet. Jupiter, spolu s ostatnými planétami v našej slnečnej sústave, majú všetky oblaky a búrky, aj keď sú Jupiterove oblaky väčšinou tvorené amoniakom a oblakami nižšej úrovne, ktoré pravdepodobne obsahujú vodu. Jedným z cieľov spoločnosti Juno je určiť globálnu hojnosť vody v Jupitere.
Zdroje: UC Santa Cruz, Blíženci
