Denk je dat het weer deze winter hier op aarde smerig is? Probeer eens een vakantie op de bruine dwerg Luhman 16B.
Twee studies die deze week zijn uitgevoerd door het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland, geven de eerste blik op de atmosferische kenmerken van een bruine dwerg.
Een bruine dwerg is een substellair object dat de kloof overbrugt tussen een massa met een hoge massa van meer dan 13 Jupiter-massa's en een rode dwergster met een lage massa van meer dan 75 Jupiter-massa's. Tot op heden zijn er maar weinig bruine dwergen direct afgebeeld. Voor de studie gebruikten onderzoekers het recent ontdekte bruine dwergpaar Luhman 16A & B. Bij ongeveer 45 (A) en 40 (B) Jupiter-massa's is het paar 6,5 lichtjaar verwijderd en bevindt het zich in het sterrenbeeld Vela. Alleen Alpha Centauri en Barnard's Star staan dichter bij de aarde. Luhman A is een L-type bruine dwerg, terwijl de B-component een T-type substellar object is.
Meer bij het verhaal: Lees een "achter de schermen" -verslag over hoe deze ontdekking is gedaan - van het voorstel tot het persbericht.
"Eerdere waarnemingen hebben afgeleid dat bruine dwergen gevlekte oppervlakken hebben, maar nu kunnen we ze direct in kaart brengen." Ian Crossfield van het Max Planck Institute for Astronomy zei in het persbericht van deze week. 'Wat we zien is vermoedelijk een fragmentarisch wolkendek, ongeveer zoals we dat op Jupiter zien.'
Om deze afbeeldingen te construeren, gebruikten astronomen een indirecte techniek die bekend staat als Doppler-beeldvorming. Deze methode maakt gebruik van de minieme verschuivingen die worden waargenomen als de roterende kenmerken van de bruine dwerg naderen en van de waarnemer verdwijnen. Doppler-snelheden van functies kunnen ook een hint geven naar de breedtegraden die worden waargenomen, evenals de helling of kanteling van het lichaam naar onze gezichtslijn.
Maar je hebt geen jas nodig, want onderzoekers meten het weer op Luhman 16B in het bereik van 1100 graden Celsius, met een regen van gesmolten ijzer in een overwegend waterstofatmosfeer.
De studie werd uitgevoerd met de CRyogene InfraRed Echelle Spectrograph (CRIRES) gemonteerd op de 8 meter lange Very Large Telescope op basis van het Paranal-observatoriumcomplex van de European Southern Observatory (ESO) in Chili. CRIRES heeft de spectra verkregen die nodig zijn om de bruine dwergkaart opnieuw te construeren, terwijl back-uphelderheidsmetingen werden uitgevoerd met behulp van de GROND (Gamma-Ray Burst Optical / Near-Infrared Detector) astronomische camera die is bevestigd aan de 2,2 meter telescoop op de ESO La Silla Observatory.
De volgende fase van observaties zal bestaan uit het in beeld brengen van bruine dwergen met behulp van het Spectro-Polarimetric Exoplanet Research (SPHERE) -instrument met hoog contrast, dat later dit jaar online gaat in de Very Large Telescope-faciliteit.
En dat kan een nieuw tijdperk inluiden van direct afbeeldingsfuncties op objecten buiten ons zonnestelsel, inclusief exoplaneten.
“Het opwindende is dat dit nog maar het begin is. Met de volgende generaties telescopen, en met name de Europese grote telescoop van 39 meter, zullen we waarschijnlijk oppervlaktekaarten zien van verder weg gelegen bruine dwergen - en uiteindelijk een oppervlaktekaart voor een jonge gigantische planeet, ”zei Beth Biller, eerder onderzoeker gevestigd aan het Max Planck Institute en nu gevestigd aan de Universiteit van Edinburgh. Billers studie van het paar ging nog dieper en analyseerde veranderingen in helderheid bij verschillende golflengten om op verschillende diepten in de atmosferische structuur van de bruine dwergen te kijken.
"We hebben geleerd dat het weerpatroon op deze bruine dwergen behoorlijk complex is," zei Biller. "De wolkenstructuur van de bruine dwerg varieert vrij sterk als een functie van atmosferische diepte en kan niet worden verklaard met enkellaagse wolken."
Het papier op de bruine dwergweerpatroonkaart verschijnt vandaag op 30 januarith, Editie 2014 van Natuur onder de titel Patchy Clouds in kaart brengen op een nabijgelegen bruine dwerg.
Het bruine dwergpaar waarop de studie was gericht, werd Luhman 16A & B genoemd, naar onderzoeker Kevin Luhman van de Pennsylvania State University, die het paar medio maart 2013 ontdekte. Luhman heeft tot nu toe 16 binaire systemen ontdekt. De WISE-catalogusaanduiding voor het systeem heeft de veel omslachtiger en telefoonnummer-achtige aanduiding van WISE J104915.57-531906.1.
We hebben de onderzoekers ingehaald om hen enkele bijzonderheden te vragen over de oriëntatie en rotatie van het paar.
"De rotatieperiode van Luhman 16B werd eerder gemeten, waarbij werd gekeken naar de wereldwijd gemiddelde helderheid van de bruine dwerg gedurende vele dagen. Luhman 16A lijkt een uniform dikke laag wolken te hebben, dus het vertoont geen dergelijke variatie en we kennen de periode nog niet, "vertelde Crossfield Space Magazine. “We kunnen de helling van de rotatie-as schatten omdat we de rotatieperiode kennen, we weten hoe grote bruine dwergen zijn en in onze studie hebben we de“ geprojecteerde ”rotatiesnelheid gemeten. Hieruit weten we dat we de bruine dwerg nabij de evenaar moeten zien. '
De geconstrueerde kaarten komen overeen met een verbazingwekkend snelle rotatieperiode van iets minder dan 6 uur voor Luhman 16B. Voor de context draait de planeet Jupiter - een van de snelste rotatoren in ons zonnestelsel - eens in de 9,9 uur.
"De rotatieperiode van Luhman 16B is bekend uit 12 nachten van variabiliteitsbewaking", vertelde Biller Space Magazine. "De variabiliteit in de B-component komt overeen met de resultaten van 2013, maar de A-component heeft een lagere variantie-amplitude en een enigszins andere rotatieperiode van misschien 3-4 uur, maar dat is nog steeds een zeer voorlopig resultaat."
Deze eerste afbeelding van de wolkenpatronen op een bruine dwerg is een mijlpaal en belooft een veel beter begrip te geven van deze overgangsklasse van objecten.
Koppel deze aankondiging aan de recente nabijgelegen bruine dwerg die in een direct beeld is vastgelegd, en het is duidelijk dat er een nieuw tijdperk van exoplaneetwetenschap op ons afkomt, een tijdperk waarin we niet alleen het bestaan van verre werelden en substellaire objecten kunnen bevestigen, maar karakteriseren hoe ze eigenlijk zijn.
