Исследователи из Университета Макгилла и сотрудничающих институтов составили карту атмосферных особенностей коричневого карлика планетарной массы — типа космических объектов, которые не являются ни звёздами, ни планетами, существуя в промежуточной категории. Масса этого конкретного коричневого карлика находится на пороге между планетой, подобной Юпитеру, и коричневым карликом. Поэтому его также называют свободно плавающей, или блуждающей, планетой, не связанной со звездой.
Используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), команда зафиксировала тонкие изменения света от SIMP 0136, раскрыв сложные, эволюционирующие погодные условия по всей его поверхности. Работа опубликована в The Astrophysical Journal.
«Несмотря на то что сейчас мы не можем напрямую наблюдать обитаемые планеты у других звёзд, мы можем разработать методы изучения метеорологии и состава атмосферы на очень похожих мирах», — сказал Роман Ахметшин, студент магистратуры физического факультета Университета Макгилла и ведущий автор исследования.
SIMP 0136 находится примерно в 20 световых годах в направлении созвездия Рыбы. Имея массу примерно в 13 раз больше массы Юпитера, он слишком мал, чтобы поддерживать ядерный синтез, питающий звёзды, но слишком велик, чтобы считаться обычной планетой. Вероятно, он сформировался как звезда, прежде чем остыть и потускнеть за сотни миллионов лет.
SIMP 0136 — это свободно плавающая планета, дрейфующая в одиночестве в космосе, и её изолированная среда делает её идеальной лабораторией для изучения атмосфер газовых гигантов без помех от звёздного света.
Исследователи использовали прибор JWST Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), разработанный Канадским космическим агентством, Университетом Монреаля (UdeM) и другими партнёрами, чтобы наблюдать объект в течение полного вращения, которое длится всего 2,4 часа. Эти данные были собраны в рамках программы гарантированного времени наблюдений, возглавляемой астрономом UdeM Этьеном Артиго. В этот раз телескоп был зарезервирован для канадских астрономов в обмен на вклад прибора NIRISS в миссию JWST.
Анализируя незначительные колебания яркости на разных длинах волн, команда обнаружила, что свет SIMP 0136 формируется как минимум тремя отдельными атмосферными слоями. Каждый слой содержит облака, состоящие из разных материалов, таких как форстерит (камень) и железо, с разной температурой и химическим составом.
«Мы подозреваем наличие многочисленных небольших пятнистых облаков с разными температурами и химическим составом, разбросанных по всему миру», — сказал Ахметшин. «Хотя мы не смогли создать метеорологическую карту SIMP 0136, мы определили, что некоторые атмосферные слои имеют явные признаки асимметрии север-юг».
Эта асимметрия важна, поскольку означает, что будущие попытки составить карту атмосфер этих планет должны будут делать это в двух измерениях: долготы и широты.
Исследование также показало, что ни одна модель не может объяснить наблюдаемые данные; только комбинация нескольких атмосферных моделей может воспроизвести спектр. Этот вывод подтверждает теории о том, что коричневые карлики и гигантские экзопланеты имеют хаотичную, быстро меняющуюся погоду, подобную полосам Юпитера, но гораздо более бурную.
Понимание такой изменчивости может помочь учёным интерпретировать сигналы от далёких экзопланет.
Работа демонстрирует возможности JWST для исследования инопланетных миров за пределами нашей Солнечной системы с беспрецедентной детализацией. Исследователи надеются, что по мере того, как Уэбб будет продолжать наблюдать подобные объекты, они смогут усовершенствовать свои методы для составления карт не только температуры и облаков, но также ветров и химических циклов на инопланетных мирах.
Предоставлено Университетом Макгилла.