Кафявите джуджета - онези не съвсем планети и не съвсем звездни обекти - са интригуващи странности, които са с твърде малка маса, за да изгарят водород, но са по-масивни от планетите. Те излъчват само слабо количество светлина, така че са трудни за откриване, което прави учените несигурни колко от тях може да са там в нашата галактика.
Но астрономите наблюдават едно конкретно кафяво джудже, известно като WISE 0855. Само на 7,2 светлинни години от Земята, той е най-студеният известен обект извън нашата Слънчева система и едва се вижда при инфрачервени дължини на вълната. Но с някои хитри спектроскопични техники за наблюдение астрономите са определили, че този обект има някои вълнуващи характеристики: атмосферата му е пълна с облаци от водни пари. Това е първият път, когато водните облаци са били открити извън нашата Слънчева система.
„Това е пет пъти по-слабо от всеки друг обект, открит с наземна спектроскопия на тази дължина на вълната“, казва Андрю Скейър, асистент по астрономия и астрофизика в UC Santa Cruz и първият автор на книга на WISE 0855, публикувана в Astrophysical Journal Letters ( тук можете да намерите хартия на arXiv). „Сега, когато имаме спектър, наистина можем да започнем да мислим какво се случва в този обект. Нашият спектър показва, че WISE 0855 е доминиран от водни пари и облаци, като цялостният му вид е поразително подобен на Юпитер. "
Пълното име на това кафяво джудже е WISE J085510.83-071442.5, но ние сме сред приятели, така че това е W0855 за кратко. Той има около пет пъти по-голяма маса от Юпитер и е най-студеното кафяво джудже, открито някога, със средна температура около 250 градуса Келвин, или минус 10 градуса F, минус 20 С. Това го прави почти толкова студен, колкото Юпитер, който е 130 градуса Келвин.
„WISE 0855 е първата ни възможност да изучим екстрасоларен планетарен обект, който е почти толкова студен, колкото нашите собствени газови гиганти“, каза Скемер.
Skemer и неговият екип използваха телескопа Близнаци-Север на Хаваите и близкият инфрачервен спектрограф на Близнаци, за да наблюдават WISE 0855 за 13 нощувки за общо около 14 часа. Skemer беше част от екип, който проучва този обект през 2014 г., открива ориентировъчни индикации за водни облаци въз основа на много ограничени фотометрични данни. Skemer каза, че получаването на спектър (който разделя светлината от обекта на неговите дължини на дължината на вълната) е единственият начин за откриване на молекулния състав на този обект.
Видеоклип за откриването и проучването на WISE 0855 за 2014 г.:
WISE 0855 е твърде слаб за конвенционалната спектроскопия при оптична или близка до инфрачервена дължина на вълната, но екипът се зае с предизвикателство и разгледа топлинните емисии от обекта с дължина на вълната в тесен прозорец около 5 микрона.
„Мисля, че всички от изследователския екип наистина вярваха, че мечтаем да мислим, че можем да получим спектър от това кафяво джудже, тъй като топлинният му блясък е толкова слаб,“ каза Скемер. WISE 0855, е толкова готин и слаб, че много астрономи смятат, че ще минат години, преди да се получи спектър. „Мислех, че трябва да изчакаме, докато космическият телескоп на Джеймс Уеб задейства това“, каза Скейър.
Този спектроскопичен изглед предостави поглед върху околната среда на атмосферата на WISE 0855. Имайки предвид данните, изследователите след това разработиха атмосферни модели на равновесната химия за кафяво джудже при 250 градуса Келвин и изчислиха получените спектри при различни предположения, включително модели с мътни и без облаци. Моделите предвиждаха спектър, доминиран от характеристики, получени от водна пара, а мътният модел даде най-доброто съответствие с характеристиките в спектъра на WISE 0855.
Докато спектрите на този обект са поразително подобни на Юпитер, изглежда, че WISE 0855 има по-малко бурна атмосфера.
„Спектърът ни позволява да изследваме динамични и химични свойства, които отдавна са изучени в атмосферата на Юпитер, но този път в извънсоларен свят“, каза Скемер.
Учените казват, че WISE 0855 изглежда по-подобен на Юпитер, отколкото всяка открита досега екзопланета, което е особено интригуващо, тъй като мисията Juno току-що е започнала проучването си в света на гиганта. Юпитер, заедно с другите газови планети в нашата Слънчева система, всички имат облаци и бури, въпреки че облаците на Юпитер са направени предимно от амоняк с облаци от по-ниско ниво, може би съдържащи вода. Една от целите на Юнона е да определи глобалното изобилие от вода в Юпитер.
Източници: UC Santa Cruz, Близнаци
