Artist's concept van bruine dwerg 2MASSJ22282889-431026 (NASA / JPL-Caltech)
De complexe weerpatronen in de atmosfeer van een snel roterende bruine dwerg zijn tot in de kleinste details ooit in kaart gebracht door onderzoekers die de infraroodcapaciteiten van NASA's Spitzer- en Hubble-ruimtetelescopen gebruiken ... praat over zonnewind!
Soms worden ze aangeduid als mislukte sterren, bruine dwergen vormen zich als condenserende gas en stof als gewone sterren, maar slagen er nooit in om voldoende massa te verzamelen om volledige waterstoffusie in hun kernen te doen ontbranden. Als gevolg hiervan lijken ze meer op enorme Jupiter-achtige planeten, die lage niveaus van warmte uitstralen terwijl ze banden van door de wind aangedreven wervelingen in hun bovenste atmosferische lagen bezitten.
Hoewel bruine dwergen van nature erg zwak zijn en daardoor moeilijk waarneembaar in zichtbare golflengten van licht, kan hun warmte worden gedetecteerd door Hubble en de Spitzer-ruimtetelescoop - die beide prima kunnen "zien" in nabij- en ver-infrarood respectievelijk.
Onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Arizona gebruikte een team van astronomen deze sterrenwachten op 7 juli 2011 om de lichtkrommen van een bruine dwerg genaamd 2MASSJ22282889-431026 (kortweg 2M2228) te meten. Wat ze ontdekten was dat terwijl 2M2228 periodiek vertoonde verheldering in zowel nabij- als ver-infrarood in de loop van zijn snelle 1,43 uur rotatie, varieerde de hoeveelheid en snelheid van opheldering tussen de verschillende golflengten gedetecteerd door de twee telescopen.
"Met Hubble en Spitzer konden we naar verschillende atmosferische lagen van een bruine dwerg kijken, vergelijkbaar met de manier waarop artsen medische beeldvormende technieken gebruiken om de verschillende weefsels in je lichaam te bestuderen."
- Daniel Apai, hoofdonderzoeker, Universiteit van Arizona
Deze onverwachte afwijking - of faseverschuiving - duidt hoogstwaarschijnlijk op verschillende lagen wolkenmateriaal en windsnelheden rond 2M2228, die rond de dwergster ronddraaien op ongeveer dezelfde manier als de stormachtige wolkenbanden op Jupiter of Saturnus.
Maar terwijl de wolken op Jupiter zijn gemaakt van gassen zoals ammoniak en methaan, zijn de wolken van 2M2228 gemaakt van veel meer ongebruikelijke dingen.
"In tegenstelling tot de waterwolken van de aarde of de ammoniakwolken van Jupiter, bestaan wolken op bruine dwergen uit hete zandkorrels, vloeibare ijzerdruppels en andere exotische verbindingen", zegt Mark Marley, onderzoekswetenschapper bij NASA's Ames Research Center en co-auteur van de paper. "Dus deze grote atmosferische storing die Spitzer en Hubble hebben gevonden, geeft een nieuwe betekenis aan het concept van extreem weer."
Hoewel het misschien vreemd lijkt om na te denken over het weer op een ster, bedenk dan dat bruine dwergen veel meer op een gasplaneet lijken dan "echte" sterren. Hoewel de temperaturen van 1100–1600 ºF (600–700 ºC) op 2M2228 pijnlijk heet kunnen klinken, is het ronduit kil vergeleken met zelfs gewone sterren zoals onze zon, die een gemiddelde temperatuur heeft van bijna 10.000 ºF (5.600 ºC). Verschillende materialen verzamelen zich in verschillende lagen van de atmosfeer, afhankelijk van temperatuur en druk, en kunnen worden doordrongen door verschillende golflengten van infrarood licht - net als gasreuzenplaneten.
"Wat we hier zien, is bewijs voor enorme, georganiseerde cloudsystemen, misschien verwant aan gigantische versies van de Great Red Spot on Jupiter", zegt Adam Showman, een theoreticus aan de Universiteit van Arizona die betrokken is bij het onderzoek. "Deze niet-gesynchroniseerde lichtvariaties geven een vingerafdruk van hoe de weersystemen van de bruine dwerg verticaal opstapelen. De gegevens suggereren gebieden op de bruine dwerg waar het weer bewolkt en rijk aan silicaatdamp diep in de atmosfeer samenvalt met zachtere, drogere omstandigheden op grotere hoogten - en vice versa. ”
De resultaten van het team werden vandaag, 8 januari, gepresenteerd tijdens de 221e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Long Beach, CA.
Lees meer op de Spitzer-site en vind hier de paper van het team in pdf-vorm.
Inzetbeeld: de anatomie van de atmosfeer van een bruine dwerg (NASA / JPL).
