Väderförhållanden på två planeter där sandstormarna yr

 

Astronomer har skapat den mest detaljerade väderleksrapporten hittills för två avlägsna världar bortom vårt eget solsystem.

I studien avslöjas extrema atmosfäriska förhållandena på dessa exoplaneter som är insvepta i virvlande moln bestående av het sand  med en temperaturer på 950 °C.

Det var med hjälp av James Webb Space Telescope (JWST) i ett samarbete mellan USA, Europa och Kanada som forskarna bestämde sig för att undersöka vädret på ett par bruna dvärgar – himlakroppar som är större än planeter men mindre än stjärnor (så kallade misslyckade stjärnbildningar). 

Dessa bruna dvärgar, som tillsammans kallas WISE 1049AB är de ljusstarkaste och närmsta objekten av sin typ till jorden, De finns ca sex ljusår bort.

Teamet undersökte varje brun dvärgs atmosfär genom att mäta ljusvågorna som sänds ut från deras ytor och som förändras när mer eller mindre molniga områden roterade in i och ut ur Webbs synfält.

Genom att visualisera denna data i ljuskurvor –diagram över hur ljusstyrkan från varje objekt förändras över tid – kunde teamet bygga upp en detaljerad 3D-bild av hur de bruna dvärgarnas väder förändrades under loppet av ett helt varv eller som vi uttrycker det om jorden dag. Mellan fem och sju timmar tog varven.

Teamet kunde också kartlägga hur ljuset från varje objekt varierade beroende på våglängd och det visade närvaron och det komplexa samspelet mellan gaser som vattenånga, metan och kolmonoxid i deras atmosfärer.

Resultatet av studien kan hjälpa astronomer i förståelsen av bruna dvärgar den potentiell felande länken mellan stjärna och planet.

Den nu senaste studien bygger på tidigare studier av bruna dvärgar där det i huvudsak har begränsats till att ta statiska ögonblicksbilder av deras atmosfär på endast en sida av den bruna dvärgen. Detta tillvägagångssätt är begränsat resultaten eftersom bruna dvärgar är kända för att rotera relativt snabbt och deras väder kan variera mycket över tid, beskriver forskare.

Studien, som publiceras i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, leddes av University of Edinburgh i samarbete med forskare från Trinity College Dublin, University of Virginia mfl institut från hela världen.

Bild https://ras.ac.uk  En konstnärs intryck av en av de bruna dvärgarna som ligger närmast jorden i den binära gruppen WISE 1049AB den andra ses svagt, (huvudbilden på bilden), tillsammans med ett intryck av det stormiga vädret på en brun dvärgplanet (infälld).

Kredit ESO-I. Crossfield-N. Risinger Risinger Typ av licens (CC BY 4.0)

Äldre bruna dvärgstjärnor går en ensam ålderdom till mötes.

 

Bruna dvärgsjärnor är objekt som är större än Jupiter men mindre än de stjärnor som har lägst massa och fungerar som en stjärna. De uppstår som början till stjärnor – ur ett moln av gas och stoft som kollapsar – men får inte tillräckligt med massa för att upprätthålla fusionen av väte som en ordinär stjärna och kallas därför en misslyckad stjärnbildning.

Astronomer som använder Hubbleteleskopet bekräftar att man upptäckt att dubbelstjärnor (vilket är mycket vanligt därute)  av bruna dvärgar är extremt ovanligt. Hubble kan upptäcka dubbelstjärnor så nära varandra som en 300 miljoner kilometer mellan objekt ett avstånd som kan jämföras med det mellan vår sol och asteroidbältet som finns mellan Mars och Jupiter.

Men Hubbleteleskopet hittade likväl inga dubbelpar i det ett urval av bruna dvärgar i Vintergatan man sökte i. Detta innebär att ett dubbelpar av bruna dvärgar är så svagt sammanlänkade av gravitation att de glider isär efter några hundra miljoner år efter dess bildande på grund av dragningskraften från förbipasserande stjärnor. Detta tyder på att sådana bruna dvärgsystem inte överlever över tid, beskriver huvudförfattaren Clémence Fontanive vid Trottier Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Kanada. Dubbelstjärnor bestående av andra slags stjärnor som ex vår sol är däremot vanligt därute.

I en liknande kartläggning som Fontanive genomförde för ett par år sedan riktades Hubbleteleskopet på extremt unga bruna dvärgar och vissa av dessa hade binära följeslagare, vilket bekräftar att stjärnbildningsmekanism producerar dubbelstjärnepar även bland bruna dvärgar med låg massa. Avsaknaden av binära följeslagare för äldre bruna dvärgar tyder däremot på att vissa kan ha börjat som dubbelstjärnor men gått skilda vägar över tid.

De nya Hubble-fynden publicerade i The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society stöder teorin att bruna dvärgar blir till på samma sätt som ordinära stjärnor genom gravitationell kollaps från ett moln av molekylärt väte. Skillnaden är att de inte har tillräckligt med massa för att upprätthålla kärnfusion av väte för att generera energi, medan andra storlekar av stjärnor har det. Mer än hälften av stjärnorna i vår galax är dubbelstjärnsystem.

Bild vikipedia (engelska) Jämförelse: de flesta bruna dvärgar är något större än Jupiter (15–20 % större). Men är upp till 80 gånger mer massiva på grund av större densitet. Bilden är skalenlig, med Jupiters radie som är 11 gånger jordens, och solens radie 10 gånger Jupiters.

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.

Det är i Orionnebulosan Hubbleteleskopet gjort en ny upptäckt, en stor mängd bruna dvärgar

Hubbleteleskopet söker och finner nya ting däruppe som ger ny kunskap både ofta och överraskande.

En av de nyaste upptäckterna är gjorda i Orionnebulosan vilken ligger 1350 ljusår från oss. En nebulosa är ett åtskilliga ljusår stort gas- och dammoln.

I just denna har nu den största samlingen hittills på en plats med mångfald av bruna dvärgar upptäckts. Bruna dvärgar är objekt vilka misslyckats bli så varma att de blivit stjärnor men varma nog för att inte kallas planeter. Helt enkelt misslyckade stjärnbildningar. Processen för att bli tillräckligt varma uteblev.

I övrigt finns i Orionnebulosan allt från jättestjärnor till röda dvärgstjärnor. Vad som fått denna plats att få en så relativt stor mängd bruna dvärgar vet man inte. Men kanske det är gasernas sammansättning i nebulosan som är anledningen. Det har inte varit tillräckligt med något för att starta processer i vissa objekt på en viss plats och så har en brun dvärg blivit följden.

En brun dvärg fanns i 17 fall i närheten av en röd dvärgstjärna. Om det i dessa fall finns ett samband är osäkert.  

Bruna dvärgar ger inte värme tillräckligt för eventuella planeter som kan finnas runt dem för att dessa ska kunna hysa liv

Bilden är på Orionnebulosan vilken är utgångspunkten till ovanstående inlägg.

TW Hya en grupp bruna dvärgar o andra stora objekt i vårt närområde vilka intresserar astronomer numera.

Ca 100 ljusår från oss finns ett dussintal större objekt vilka tillsammans rör sig som en grupp däruppe. Det är bruna dvärgar men även stora objekt av än mörkare slag vilka kan ses som exoplaneter.

Åldern på dessa objekt beräknas till ca 100 miljoner år. Ingen hög ålder.

Troligen finns betydligt fler objekt av storleken som vår Jupiter här. Troligen även mindre objekt.

Samlingen kan var spridd utåt till minst 250 ljusår men på detta avstånd och i mörkret där finns inte instrument ännu för att bekräfta detta. Det är ljussvaga objekt det handlar om. Objekt vi inget vet om mer än att de med all sannolikhet finns där.