Астрономы решили одну из загадок коричневых карликов

Коричневые карлики являются тусклыми астрономическими объектами, размеры которых меньше, чем у Солнца, но больше, чем у Юпитера. Их атмосферы характеризуются наличием мощных ветров и массивных облаков пятнистой формы, которые состоят преимущественно из частиц жидкого железа и силикатной пыли. В недавнем времени стало известно о способности этих гигантских облаков к быстрому скоплению и столь же быстрому рассеиванию. Однако, по какой причине это происходит, ученые понять не могут.

Поможет новая модель

Новый анализ информации, собранной при помощи мощного телескопа «Спитцер», позволил ученым построить модель, в которой объясняются процессы движения и смены формы облаков у коричневых карликов. Эти объекты порождают громадные волны, являющиеся причиной запуска движения частиц в атмосфере коричневого карлика, вследствие чего изменяется толщина силикатных облаков. Результаты исследования были опубликованы в журнале «Science». Специалисты предполагают, что скопление облаков происходит на разных высотах, облака двигаются с разными скоростями и в разных направлениях.

Немного для понимания процессов

Формирование волн возможно не только на воде, но и в атмосферах. На нашей планете происходит смешение холодного воздуха полярных регионов и воздушных масс средних широт посредством длинных волн, что является причиной появления или рассеивания облаков.

Некоторые ученые предполагают, что коричневые карлики являются «неудавшимися» звездами, поскольку они имеют низкую массу, недостаточную для поддержания химических реакций в ядрах. Иная версия подразумевает, что коричневые карлики являются «суперпланетами», поскольку они более массивны, чем Юпитер, но имеют схожий диаметр. Состав таких карликов подобен составу газовых гигантов: водород и гелий. Между тем, эти вещества нередко встречаются вне планетарных систем. А три года назад исследователям удалось зафиксировать бушевание атмосферных штормов на коричневых карликах.

Не исключено, что такие атмосферные потоки и волны могут существовать и на более распространенных больших экзопланетах.

Новые исследования

При помощи «Спитцера» ученые вели наблюдения за изменениями светимости шести коричневых карликов на протяжении 1,5 лет. За это время каждый из них совершил 32 оборота вокруг своей оси. Изменение яркости происходит из-за появления и исчезновения облаков во время вращения карлика. Это позволило определить, каким образом распределяются силикатные облака в атмосферах этих объектов.

До недавнего времени эксперты допускали наличие эллиптических штормов на коричневых карликах, похожих на Большое красное пятно Юпитера, которое образуется и поддерживается зонами высокого давления. Существует такое пятно уже столетие и практически не подвергается изменениям. Однако, с помощью этих пятен невозможно объяснить резкие перемены в светимости, наблюдаемые у коричневых карликов каждые сутки.

Специалисты пересмотрели свое предположение, чтобы найти истину. Модель, описывающая огромные волны в атмосфере, которые образуются с разными интервалами, как нельзя лучше объясняет быстрые изменения в яркости. Волны вызывают вращение атмосферных потоков с противоположными направлениями. Теодора Каралиди, исследователь из университета Аризоны, создала при помощи суперкомпьютера и нового компьютерного алгоритма карту облачных перемещений в атмосферах коричневых карликов.

При смещении пиков двух волн возникает максимальная яркость, которая длится на протяжении суток. А при синхронизации волн образуется один пик свечения, благодаря которому яркость коричневых карликов возрастает в 2 раза. В будущем ученые планируют приблизиться к пониманию образования волн, запускающих движение атмосферных масс данных объектов.