Телескоп Джеймс Уэбб помог изучить погоду на коричневом карлике SIMP 0136

Ученые из Тринити-колледжа в Дублине с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб выяснили, что погода на коричневом карлике SIMP 0136 управляется всего двумя основными процессами — изменением температуры и вертикальной структурой облаков. Исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, показало, что атмосфера этого далекого объекта, несмотря на кажущуюся хаотичность, ведет себя удивительно упорядоченно.

Когда мы смотрим на ночное небо, нас завораживает мысль о том, что где-то там, за миллиарды километров, могут бушевать штормы, не похожие ни на что земное. Но как узнать, какая погода царит на планете, до которой даже свет летит двадцать лет? Оказывается, узнать можно, если у тебя есть самый чувствительный телескоп в истории и немного смекалки. Именно так поступила команда астрофизиков из Дублина, решившая разобраться, что происходит в атмосфере коричневого карлика с загадочным именем SIMP 0136.

Коричневые карлики это удивительные объекты, которые занимают промежуточное положение между планетами и звездами. Они слишком массивны, чтобы считаться обычными планетами, но им не хватает массы, чтобы запустить термоядерные реакции и светить, как настоящие звезды. Зато в их атмосферах есть невероятные облачные системы, которые постоянно меняются. SIMP 0136 один из самых близких к нам коричневых карликов, он находится всего в 20 световых годах от Земли. Это делает его идеальной лабораторией для изучения погодных явлений за пределами Солнечной системы.

До сих пор астрономы, пытаясь понять, что происходит в атмосфере такого объекта, опирались на сложные теоретические модели. Но команда из Тринити-колледжа пошла другим путем. Они применили метод, который часто используется в анализе данных и машинном обучении — анализ главных компонентов. Если объяснять просто, этот метод позволяет взять огромный массив сложных наблюдений и выделить в них самые главные, повторяющиеся закономерности, отбросив случайный шум и второстепенные детали.

Исследователи проанализировали данные, собранные телескопом Джеймс Уэбб в 2023 году. Телескоп наблюдал за SIMP 0136 в течение одного его полного оборота вокруг своей оси, фиксируя мельчайшие изменения яркости объекта в разных диапазонах света. Эти изменения были настолько незначительными, что их удалось заметить только благодаря исключительной чувствительности приборов Уэбба.

Когда ученые применили анализ главных компонентов к этим данным, они обнаружили нечто поразительное. Оказалось, что все разнообразие атмосферных изменений можно объяснить всего двумя основными факторами. Первый фактор это изменение температуры: одни участки атмосферы становятся горячее, другие холоднее. Второй фактор — это вертикальная структура облаков: где-то облака становятся тоньше и выше, а где-то толще и ниже.

Но самое интересное открытие ждало исследователей впереди. Два главных компонента означают, что все наблюдаемое разнообразие погоды на SIMP 0136 можно описать как смесь всего трех крайних состояний атмосферы. Эти состояния не просто существуют по отдельности, они постоянно сменяют друг друга, создавая своего рода мозаику на поверхности коричневого карлика. В одной области может быть жарко и облака тонкие, в другой холодно и облака плотные, а третья область представляет собой нечто среднее. По мере вращения объекта мы видим, как эти области появляются и исчезают из виду, создавая сложную, но упорядоченную картину.

Это открытие важно еще и потому, что оно показывает: атмосфера SIMP 0136 не реорганизуется случайным образом. Несмотря на свою кажущуюся сложность, она следует определенным правилам. Более того, ученые обнаружили, что эти правила сохраняются с течением времени, даже когда детальный облик атмосферы меняется на протяжении более десятка оборотов.

Понимание погоды на таких объектах, как SIMP 0136, важно не только из любопытства. Коричневые карлики представляют собой уникальную лабораторию для изучения физики атмосфер экзопланет. В отличие от большинства планет за пределами Солнечной системы, их можно наблюдать напрямую, что позволяет проверять гипотезы о формировании облаков, циркуляции атмосферы и переносе тепла в экстремальных условиях. А это, в свою очередь, важный шаг на пути к определению типов миров, где потенциально может существовать жизнь.

В более широком смысле, исследование показывает, как современные статистические методы в сочетании с мощными телескопами позволяют нам заглянуть в атмосферы далеких миров и понять их природу. Даже если объект находится в двадцати световых годах от нас и выглядит всего лишь как точка света, мы можем разглядеть в этой точке бурную погоду, которая рассказывает нам о фундаментальных процессах, происходящих во Вселенной.

В итоге ученые доказали, что атмосфера коричневого карлика SIMP 0136, несмотря на свою кажущуюся сложность, управляется всего двумя основными процессами — изменением температуры и вертикальной структурой облаков. Эти процессы создают три повторяющихся погодных состояния, которые сменяют друг друга по мере вращения объекта. Метод анализа главных компонентов, примененный командой, оказался эффективным инструментом для изучения атмосфер далеких миров и может быть использован для анализа будущих наблюдений телескопа Джеймс Уэбб.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях