Kiedy starzejące się brązowe karły pozbywają się chmur

Credit: NASA/JPL/Jonathan Gagne

Brązowe karły, więksi kuzyni olbrzymich planet, doświadczają zmian atmosfery z zachmurzonej na pozbawioną chmur wraz z wiekiem i coraz niższymi temperaturami. Zespół astronomów kierowany przez Jonathana Gagne z Carnegie po raz pierwszy zmierzył temperaturę, w której taka zmiana zachodzi u młodych brązowych karłów. Odkrycie opisane w artykule opublikowanym w Astrophysical Journal Letters może pomóc astronomom lepiej zrozumieć ewolucję gazowych olbrzymów takich jak Jowisz.

Brązowe karły są za małe, aby w ich wnętrzach zachodziły procesy fuzji wodoru w hel, które napędzają gwiazdy i pozwalają im utrzymać temperaturę i jasność przez długi czas. Po powstaniu brązowe karły powoli wychładzają się i kurczą z czasem – w pewnym momencie przechodząc z etapu, w którym charakteryzuje je bardzo zachmurzona atmosfera, do etapu atmosfery bezchmurnej.

Ponieważ swobodnie przemierzają przestrzeń kosmiczną, właściwości atmosfer brązowych karłów są dużo łatwiejsze do badania niż atmosfery egzoplanet, które zazwyczaj przytłaczane są przez blask ich gwiazd macierzystych.

W swoim artykule, Gagne wraz ze współpracownikami skupił się na nietypowym czerwonym brązowym karle 2MASS J13243553+6358281, który jest jednym z najbliższych nam obiektów o masie planetarnej.

Wcześniej naukowcy sugerowali, że czerwień tego obiektu wskazuje, że w rzeczywistości jest to układ podwójny, jednak wyniki badań tego zespołu wskazują, że jest to jeden, samotny obiekt o masie planetarnej.

Naukowcy potwierdzili, że obiekt ten należy do grupy około 80 gwiazd o podobnym wieku i składzie chemicznym przemieszczającej się w przestrzeni i zwanej grupą AB Doradus, której wiek szacuje się na około 150 milionów lat.

Znając wiek obiektu oraz jego jasność i odległość, badacze mogli określić prawdopodobny promień, masę i co ważne temperaturę tego obiektu.

Następnie zespół był w stanie porównać jego temperaturę z temperaturą wcześniej zbadanego brązowego karła w tej samej grupie – takiego, który wciąż posiadał zachmurzoną atmosferę podczas gdy 2MASS J1324+6358 był już pozbawiony chmur. Dzięki temu badacze byli w stanie ustalić temperaturę, w której atmosfera zmienia się z zachmurzonej w bezchmurną.

„Byliśmy w stanie nałożyć ograniczenia na punkt w procesie chłodzenia, w którym powierzchnia brązowego karła takiego jak J1324 przejaśnia się” tłumaczy Gagne.

Zmiana zachodzi w okolicach 1150K dla obiektów o masie planetarnej i wieku około 150 milionów lat.

„Ponieważ brązowe karły takie jak ten stanowią analogi gazowych olbrzymów, informacja ta może pomóc nam zrozumieć niektóre procesy ewolucyjne, które zachodziły także w historii Układu Słonecznego” dodaje Gagne.

Źródło: Carnegie Institution for Science