En brun dvärgars atmosfär

 

Jupiter är den mest massiva planeten i vårt solsystem. Men liten jämfört med många av de jätteplaneter som finns runt andra stjärnor.

Dessa främmande världar, kallade super-Jupiters, väger upp till 13 gånger mer än Jupiter.  Astronomer har analyserat sammansättningen av några av dessa jätteplaneter. Men det har varit svårt att analysera deras atmosfärer eftersom dessa gasjättars sken går vilse i sina moderstjärnors sken.

 

Forskare har däremot lättare för att undersöka atmosfären hos bruna dvärgar så kallade misslyckade stjärnor. Objekt som är upp till 80 gånger Jupiters massa. Dessa har bildats ur ett kollapsande moln av gas likt stjärnor gjort, men saknat tillräcklig massa för att bli tillräckligt varma för att upprätthålla kärnfusion i sina kärnor och därmed bli stjärnor.

 

Istället delar bruna dvärgar ett släktskap med super-Jupiters. De är mellanformen av gasjätte och stjärna. Båda typerna av objekt har liknande temperaturer och är extremt massiva. De har också komplexa, varierade atmosfärer.

Den enda skillnaden, tror astronomer är deras ursprung. Super-Jupiters bildas runt stjärnor; bruna dvärgar bildas ofta isolerat enligt ovan.

Ett team av astronomer, ledda av Elena Manjavacas vid Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland, har testat ett nytt sätt att se genom molnlagren på bruna dvärgar. De använde ett instrument vid W.M. Keck Observatory på Hawaii för att se i nära infrarött ljus färgerna och ljusvariationerna in i lagren av molnstrukturen i den närliggande, fritt flytande bruna dvärgen känd som 2MASS J22081363 +2921215 som finns 115 ljusår bort. 

 

Bruna dvärgar är extremt heta. Den bruna dvärgen i Manjavacas studie är ett fräsande objekt av 1 527 grader Celsius. Den är cirka 12 gånger tyngre än Jupiter. Som ung kropp snurrar den otroligt snabbt och slutför en rotation var 3,5 timme, jämfört med Jupiters 10-timmars rotationsperiod. Här finns en dynamisk, turbulent atmosfär.

 

Keck Observatorys MOSFIRE-instrument stirrade på den bruna dvärgen i 2,5 timmar och tittade på hur ljuset som filtreras genom atmosfären från dvärgens heta inre lyser upp och dämpas över tid. Ljuspunkter som visas på det roterande objektet indikerar regioner där forskare kan se djupare in i atmosfären, där det är varmare. Med infrafraröda våglängder blir det möjligt för astronomer att kika djupare in i atmosfären. Observationerna tyder på att den bruna dvärgen har en fläckig atmosfär av spridda moln.  Dess spektrum avslöjar moln av heta sandkorn och andra exotiska element. Kaliumjodid spåras i objektets övre atmosfär där även magnesiumsilikatmoln finns. Längre ner i  atmosfären finns ett lager av natriumjodid och magnesiumsilikatmoln. Det innersta atmosfärlagret består av aluminiumoxidmoln. Atmosfärens totala djup är 718 kilometer. De upptäckta elementen representerar en typisk del av sammansättningen av bruna dvärgatmosfärer, enligt Manjavacas.

Bild från vikipedia.