Konstnärens koncept av brun dvärg 2MASSJ22282889-431026 (NASA / JPL-Caltech)
De komplexa vädermönstren i atmosfären hos en snabbt roterande brun dvärg har kartlagts i den högsta detalj någonsin av forskare som använder de infraröda förmågorna hos NASA: s Spitzer och Hubble rymdteleskop ... prata om solvind!
Ibland benämns misslyckade stjärnor, bildas bruna dvärgar från kondenserande gas och damm som vanliga stjärnor men lyckas aldrig samla tillräckligt med massa för att antända fullständig vätefusion i sina kärnor. Som ett resultat liknar de mer enorma Jupiter-liknande planeter, som strålar ut låga värmenivåer medan de har band av vinddrivna virvel i sina övre atmosfäriska lager.
Även om bruna dvärgar till sin natur är mycket svaga och därmed svåra att observera i synliga våglängder för ljus, kan deras värme upptäckas av Hubble och Spitzer Space Telescope - som båda kan "se" helt fint i nära och långt infraröd respektive.
Leds av forskare från University of Arizona, använde ett team av astronomer dessa kretsande observatorier den 7 juli 2011 för att mäta ljuskurvorna från en brun dvärg med namnet 2MASSJ22282889-431026 (2M2228 för kort.) Det de fann var att medan 2M2228 visade periodiskt ljusare i både nära och långt infraröd under sin snabba 1,43 timmars rotation, varierade mängden och hastigheten för ljusning mellan de olika våglängderna som detekteras av de två teleskopen.
"Med Hubble och Spitzer kunde vi titta på olika atmosfäriska lager av en brun dvärg, på samma sätt som läkarna använder medicinska avbildningstekniker för att studera de olika vävnaderna i kroppen."
- Daniel Apai, huvudutredare, University of Arizona
Denna oväntade varians - eller fasförskjutning - indikerar sannolikt olika lager av molnmaterial och vindhastigheter som omger 2M2228, som virvlar runt dvärgstjärnan på mycket samma sätt som de stormiga molnbanden som ses på Jupiter eller Saturnus.
Men medan molnen på Jupiter är gjorda av gaser som ammoniak och metan, är molnen på 2M2228 tillverkade av mycket mer ovanliga saker.
"Till skillnad från jordens moln eller Jupiters ammoniakmoln består moln på bruna dvärgar av heta sandkorn, flytande järndroppar och andra exotiska föreningar," säger Mark Marley, en forskare vid NASA: s Ames Research Center och medförfattare till tidningen. "Så den stora atmosfäriska störningen som Spitzer och Hubble hittar ger en ny betydelse för begreppet extremt väder."
Även om det kan verka konstigt att tänka på vädret på en stjärna, kom ihåg att bruna dvärgar är mycket mer gasplanetliknande än "riktiga" stjärnor. Även om temperaturerna på 1 100–1 600 ºF (600–700 ºC) som hittas på 2M2228 kanske låter searingly hot, är det rent kyligt jämfört med även vanliga stjärnor som vår sol, som har en medeltemperatur på nästan 10 000 ºF (5 600 ºC). Olika material samlas i olika skikt i sin atmosfär, beroende på temperatur och tryck, och kan penetreras av olika våglängder av infrarött ljus - precis som gasjätteplaneter.
"Det vi ser här är bevis för massiva, organiserade molnsystem, kanske besläktade med jätteversioner av Great Red Spot på Jupiter," sade Adam Showman, en teoretiker vid University of Arizona som är involverad i forskningen. "Dessa synkroniserade ljusvariationer ger ett fingeravtryck av hur den bruna dvärgens vädersystem staplar vertikalt. Uppgifterna antyder regioner på den bruna dvärgen där vädret är molnigt och rikt på silikatånga djupt i atmosfären sammanfaller med balsamare, torrare förhållanden i högre höjder - och vice versa. ”
Teamets resultat presenterades idag, 8 januari, under det 221: e mötet i American Astronomical Society i Long Beach, Kalifornien.
Läs mer på Spitzer-webbplatsen och hitta gruppens papper i PDF-format här.
Införd bild: anatomi i en brun dvärgs atmosfär (NASA / JPL).
