Коричневые карлики - объекты не совсем планеты и не совсем звезды - вызывают удивительные странности, которые слишком малы по массе, чтобы сжигать водород, но более массивны, чем планеты. Они излучают лишь слабое количество света, поэтому их трудно обнаружить, что заставляет ученых не знать, сколько их может быть в нашей галактике.
Но астрономы следят за одним конкретным коричневым карликом, известным под названием WISE 0855. Он находится всего в 7,2 световых лет от Земли, это самый холодный из известных объектов за пределами нашей Солнечной системы и едва видимый на инфракрасных волнах. Но с некоторыми хитрыми методами спектроскопического наблюдения, астрономы теперь определили, что у этого объекта есть некоторые захватывающие характеристики: его атмосфера полна облаков водяного пара. Это первый раз, когда водяные облака были обнаружены за пределами нашей Солнечной системы.
«Это в пять раз слабее, чем любой другой объект, обнаруженный с помощью наземной спектроскопии на этой длине волны», - сказал Эндрю Скемер, доцент кафедры астрономии и астрофизики в Калифорнийском университете в Санта-Круз и первый автор статьи о WISE 0855, опубликованной в Astrophysical Journal Letters ( статья доступна на arXiv здесь). «Теперь, когда у нас есть спектр, мы действительно можем начать думать о том, что происходит с этим объектом. Наш спектр показывает, что в WISE 0855 преобладают водяные пары и облака, а внешний вид поразительно похож на Юпитер ».
Полное имя этого коричневого карлика - WISE J085510.83-071442.5, но мы среди друзей, поэтому для краткости W0855. Он имеет в пять раз большую массу Юпитера и является самым холодным коричневым карликом, когда-либо обнаруженным, со средней температурой около 250 градусов Кельвина или минус 10 градусов по Фаренгейту, минус 20 градусов. Это делает его почти таким же холодным, как Юпитер, который составляет 130 градусы Кельвина
«WISE 0855 - это наша первая возможность изучить внеполярный объект планетарной массы, который почти такой же холодный, как наши газовые гиганты», - сказал Скемер.
Скемер и его команда использовали телескоп Gemini-North на Гавайях и инфракрасный спектрограф Gemini для наблюдения WISE 0855 в течение 13 ночей в общей сложности около 14 часов. Скемер был частью команды, которая изучала этот объект в 2014 году и обнаружил предварительные признаки водяных облаков на основе очень ограниченных фотометрических данных. Скемер сказал, что получение спектра (который разделяет свет от объекта на составляющие его длины волн) является единственным способом определения молекулярного состава этого объекта.
Видео об открытии и изучении WISE 0855 в 2014 году:
WISE 0855 слишком слабый для обычной спектроскопии на оптических или ближних инфракрасных волнах, но команда взялась за проблему и посмотрела на тепловое излучение от объекта на длинах волн в узком окне около 5 микрон.
«Я думаю, что все в исследовательской группе действительно верили, что мы мечтали думать, что мы можем получить спектр этого коричневого карлика, потому что его тепловое свечение очень слабое», - сказал Скемер. Мудрый 0855, настолько крутой и слабый, что многие астрономы думали, что пройдут годы, прежде чем спектр может быть получен. «Я подумал, что нам придется подождать, пока космический телескоп Джеймса Уэбба не заработает», - сказал Скемер.
Этот спектроскопический обзор позволил взглянуть на окружающую среду атмосферы WISE 0855. Получив данные, исследователи разработали атмосферные модели равновесной химии для коричневого карлика при 250 градусах Кельвина и рассчитали полученные спектры при различных предположениях, включая облачные и безоблачные модели. Модели предсказывали, что в спектре преобладают особенности, обусловленные водяным паром, а облачная модель дала наилучшее соответствие характеристикам в спектре WISE 0855.
В то время как спектры этого объекта поразительно похожи на Юпитер, WISE 0855, похоже, имеет менее турбулентную атмосферу.
«Спектр позволяет нам исследовать динамические и химические свойства, которые долгое время изучались в атмосфере Юпитера, но на этот раз во внесолнечном мире», - сказал Скемер.
Ученые говорят, что WISE 0855 выглядит более похожим на Юпитер, чем любая открытая экзопланета, что особенно интригует, так как миссия Juno только начала свое исследование в гигантском мире. У Юпитера, наряду с другими газовыми планетами в нашей Солнечной системе, есть облака и штормы, хотя облака Юпитера в основном состоят из аммиака с облаками более низкого уровня, возможно, содержащими воду. Одна из целей Юноны - определить глобальное изобилие воды на Юпитере.
Источники: UC Santa Cruz, Близнецы
