Телескоп Уэбба обнаружил неожиданный порядок в «погоде» коричневого карлика

Учёные сделали открытие, касающееся погодных схем на далёких небесных телах. Используя данные космического телескопа Джеймса Уэбба, они выявили структурированные явления в атмосфере SIMP 0136 — коричневого карлика, расположенного примерно в двадцати световых годах от Земли. Исследование указывает на две основные причины сложной «погоды» на этом объекте: перепады температуры и вертикальное расслоение облаков.

Как анализировали

Исследователи из Тринити-колледжа в Дублине проанализировали наблюдения телескопа Уэбба, применив математический метод, известный как анализ главных компонент. Этот метод позволил выделить значимые атмосферные схемы, оценивая колебания света коричневого карлика по мере его вращения. Вместо того чтобы навязывать заранее готовые представления о поведении атмосферы, исследователи отдали приоритет самим данным. Это позволило выявить ключевые процессы, влияющие на атмосферные изменения, и отфильтровать шум.

Анализ выявил неожиданный порядок в казавшейся хаотичной атмосфере SIMP 0136. Почти вся наблюдаемая изменчивость объясняется всего двумя доминирующими факторами. Кроме того, были идентифицированы три различных погодных состояния, каждое из которых возникает и исчезает по мере вращения коричневого карлика. Эти состояния создают разнообразную атмосферную картину: более тёплые области с более тонкими облаками и более холодные зоны с плотными облачными образованиями.

Что это меняет

Результаты, опубликованные в Astronomy & Astrophysics, ставят под сомнение убеждение, что такие хаотичные атмосферы лишены внутренней структуры. Коричневые карлики, подобные SIMP 0136, занимают уникальное переходное положение между планетами и звёздами. Их атмосферы претерпевают быстрые изменения, напоминающие скорее экстремальную погоду Юпитера, чем земные условия. Исследователи отметили, что движущие силы погоды на SIMP 0136 остаются стабильными во времени, даже когда внешний вид атмосферы меняется на протяжении множества оборотов.

Первый автор Мерле Шрадер отметила редкость SIMP 0136, которая позволяет собирать качественные данные. Польза метода главных компонент не только уточнила понимание этого коричневого карлика, но и предложила подход, применимый к другим, менее изученным коричневым карликам.

Для Шрадер исследование имеет личную связь: свет, проанализированный от SIMP 0136, покинул объект примерно во время её рождения. Это подчёркивает огромное расстояние и время, связанные с астрономическими наблюдениями. Несмотря на огромное разделение, команде удалось расшифровать важные атмосферные процессы по слабому свету, полученному телескопом Уэбба.

Что дальше

Помимо улучшения понимания коричневых карликов, новый аналитический метод может найти применение при изучении гигантских экзопланет — миров за пределами Солнечной системы. Коричневые карлики могут служить аналогами для изучения атмосферных процессов на экзопланетах, позволяя исследователям изучать образование облаков, распределение тепла и атмосферную динамику в экстремальных условиях.

Профессор Джоанна Вос из Тринити подчеркнула преобразующий потенциал этих результатов, предсказав, что такие методы изменят подход астрономов к будущим наблюдениям, позволяя эффективно выявлять ключевые атмосферные компоненты до начала сложного моделирования.

В конечном счёте понимание погоды далёких миров выходит за рамки простого измерения температуры и идентификации облаков. Атмосферные процессы дают важные сведения о химическом составе планеты и условиях среды, что имеет решающее значение в поиске обитаемых миров. Этот инновационный подход к изучению инопланетных атмосфер знаменует значительный шаг вперёд в ответе на некоторые из самых насущных вопросов астрономии о жизни за пределами нашей планеты.