Chmury pełne wody w pierwszym widmie najchłodniejszego brązowego karła

dnia 08/07/2016
Wizja artystyczna WISE 0855 w zakresie podczerwonym. Źródło: Joy Pollard, Gemini Observatory/AURA

Wizja artystyczna WISE 0855 w zakresie podczerwonym. Źródło: Joy Pollard, Gemini Observatory/AURA

Od momentu odkrycia w 2014 roku, brązowy karzeł znany jako WISE 0855 fascynuje astronomów. Obiekt znajdujący się zaledwie 7,2 lat świetlnych od Ziemi jest najchłodniejszym obiektem znanym poza Układem Słonecznym i jest ledwo widoczny w zakresie podczerwonym nawet za pomocą największych teleskopów naziemnych.

Teraz zespół naukowców pracujących pod kierownictwem astronomów z UC Santa Cruz uzyskał widmo obiektu WISE 0855 w zakresie podczerwonym za pomocą teleskopu Gemini North na Hawajach. Dzięki temu, po raz pierwszy możliwym stało się poznanie szczegółów składu chemicznego tego obiektu. Oprócz tego naukowcy odkryli dowody wskazujące na obecność obłoków wody i lodu wodnego – to pierwsze tego typu chmury odkryte poza Układem Słonecznym.

„Domyślaliśmy się, że tak chłodne obiekty mogą posiadać chmury wodne, a teraz posiadamy bardzo silne na to dowody,” mówi Andrew Skemer, profesor astronomii i astrofizyki z UC Santa Cruz. Skemer jest pierwszym autorem artykułu opisującego odkrycie, który zostanie opublikowany w periodyku Astrophysical Journal Letters.

Zasadniczo brązowy karzeł to nieudana gwiazda powstała w procesie kolapsu grawitacyjnego obłoku gazu i pyłu – tak jak inne gwiazdy. Jednak brązowy karzeł to obiekt, który nie był w stanie zebrać tak dużej masy, aby w jego wnętrzu rozpoczęły się procesy fuzji wodoru w hel, które sprawiają, że gwiazdy świecą. Charakteryzując się masą około 5 mas Jowisza, WISE 0855 przypomina gazowego olbrzyma pod wieloma względami. Jego temperatura wynosząca około 250 K, czyli -23 stopnie Celsjusza sprawia, że brązowy karzeł ma temperaturę zbliżoną do Jowisza (130K).

„WISE 0855 to dla nas pierwsza okazja badania pozasłonecznego obiektu o masie planety równie chłodnego co nasze gazowe olbrzymy,” mówi Skemer.

Wcześniejsze obserwacje tego brązowego karła, wyniki których zostały opublikowane w 2014 roku, delikatnie wskazywały na występowanie chmur wodnych, na podstawie bardzo ograniczonych danych fotometrycznych. Skemer, współautor wcześniejszego artykułu, powiedział, e uzyskanie widma to jedyny sposób na poznanie składu chemicznego obiektu.

WISE 0855 to obiekt zbyt słabo świecący, aby badać go za pomocą konwencjonalnej spektroskopii w zakresie optycznym lub w bliskiej podczerwieni, jednak emisja termiczna z głębi atmosfery na długości fali w wąskim oknie około 5 mikronów była teoretycznie możliwa do zaobserwowania.

Zespół badaczy korzystał z teleskopu Gemini North na Hawajach oraz spektrografu Gemini Near Infrared Spectrograph do obserwowania WISE 0855 w ciągu 13 nocy przez łącznie 14 godzin.

„Ten obiekt jest pięć razy ciemniejszy od jakiegokolwiek innego obiektu badanego za pomocą spektroskopii naziemnej na tej długości fali,” powiedział Skemer. „Teraz kiedy mamy już widmo, możemy zacząć się zastanawiać co się dzieje na tym obiekcie. Nasze widmo wskazuje, że WISE 0855 zdominowane jest przez parę wodną i obłoki – ogólnie widmo jest zdumiewająco podobne do widma Jowisza.”

Naukowcy opracowali modele atmosferyczny równowagi chemicznej dla brązowego karła o temperaturze 250 K i stworzyli widma zakładając różne warunki, w tym także obejmujące obecność chmur jak i bezchmurne.

„Uzyskane widmo pozwala nam badać właściwości dynamiczne i chemiczne, które od dawna badane były w przypadku Jowisza, jednak tym razem na obiekcie pozasłonecznym,” dodaje Skemer.

Źródło: UC Santa Cruz

Dodaj komentarz