Песчаные облака расскажут о возрасте коричневых карликов

Архивные данные телескопа Spitzer позволили рассмотреть облака силикатных частиц в атмосферах десятков коричневых карликов и определить условия, при которых возникает такая «песчаная облачность».

Облака образуются не только в земной атмосфере, но и на многих других небесных телах. Они могут сильно отличаться от привычных нам клубов водяного пара. Например, в водородной атмосфере Юпитере облака образуются аммиаком, а на раскаленной экзопланете MASCARA-2 – железом и другими металлами. Известны облака и на коричневых карликах – объектах, которые занимают промежуточное место между самыми крупными планетами и самыми миниатюрными полноценными звездами. Им посвящена новая работа Генаро Суареса (Genaro Suárez) и Станимира Метчева (Stanimir Metchev) из канадского Университета Западного Онтарио, о которой они пишут в статье, опубликованной в журнале MNRAS.

Еще в 2000-х наблюдения телескопа Spitzer показали, что облака коричневых карликов состоят из частиц силикатных минералов – кварца и оливина, словно привычный нам песок. Такие «песчаные облака» были обнаружены лишь на нескольких карликах, хотя теоретически они должны встречаться гораздо чаще. Поэтому недавно астрономы обратились к архивным снимкам уже закончившего работу Spitzer и проанализировали данные по всем небольшим звездам и коричневым карликам, которые попали в его объектив – в общей сложности, 113-ти объектам.

Действительно, «песчаные облака» были найдены на большинстве коричневых карликов. Однако эти данные позволили проследить новую любопытную зависимость. У карликов, разогретых выше 1700 °С, облаков не наблюдается: их атмосферы слишком горячи, и даже силикаты в них присутствуют в газообразной форме. Облака из этих силикатов обнаруживаются у более холодных коричневых карликов, а максимум «облачности» достигает при 1300 °С. Наконец, у карликов с температурой ниже 1000 °С облаков снова не видно: они уходят на глубину их атмосфер.

Температура коричневого карлика может указывать на его возраст. Термоядерные реакции на них никогда не достигают такой силы, чтобы компенсировать потери энергии, поэтому молодые карлики горячи, но с течением времени остывают. Судя по новым данным, эти «возрастные изменения» должны сказываться и на облачности в атмосфере. Новорожденные карлики еще недостаточно прохладны для того, чтобы здесь конденсировались частицы «песчаных облаков». Постепенно условия становятся более подходящими, пока уже старый карлик не оказывается слишком холодным для облачности.