Brune dværge - disse ikke-helt-en-planeten og ikke-helt-en-stjerne genstande - er spændende mængder, der er for lave i masse til at brænde brint, men er mere massive end planeter. De udsender kun en svag mængde lys, så de er svære at opdage, hvilket gør forskere usikre på, hvor mange af dem der måske er derude i vores galakse.
Men astronomer har holdt øje med en særlig brun dværg, der er kendt kaldet WISE 0855. Bare 7,2 lysår fra Jorden, er det den koldeste kendte genstand uden for vores solsystem og er næsten kun synlig ved infrarøde bølgelængder. Men med nogle kunstige spektroskopiske observationsmetoder har astronomer nu bestemt, at dette objekt har nogle spændende egenskaber: dens atmosfære er fuld af skyer med vanddamp. Dette er første gang der er registreret vandskyer uden for vores solsystem.
”Det er fem gange svagere end noget andet objekt, der er påvist med jordbaseret spektroskopi på denne bølgelængde,” sagde Andrew Skemer, adjunkt i astronomi og astrofysik ved UC Santa Cruz og den første forfatter på et papir om WISE 0855 offentliggjort i Astrophysical Journal Letters ( papir findes på arXiv her). ”Nu hvor vi har et spektrum, kan vi virkelig begynde at tænke over, hvad der foregår med dette objekt. Vores spektrum viser, at WISE 0855 er domineret af vanddamp og skyer med et samlet udseende, der er slående svarende til Jupiter. ”
Denne brune dværgs fulde navn er WISE J085510.83-071442.5, men vi er blandt venner, så det er W0855 kort. Det har cirka fem gange massen af Jupiter og er den koldeste brune dværg nogensinde påvist, med en gennemsnitstemperatur på ca. 250 grader Kelvin, eller minus 10 grader F, minus 20 C. Det gør det næsten lige så koldt som Jupiter, som er 130 grader Kelvin.
”WISE 0855 er vores første mulighed for at studere en ekstrasolær planetmasse-genstand, der er næsten lige så kold som vores egne gasgiganter,” sagde Skemer.
Skemer og hans team brugte Gemini-North-teleskopet på Hawaii og Gemini Near Infrared Spectrograph til at observere WISE 0855 over 13 nætter i alt cirka 14 timer. Skemer var en del af et team, der studerede dette objekt i 2014 fandt foreløbige indikationer af vandskyer baseret på meget begrænsede fotometriske data. Skemer sagde at opnåelse af et spektrum (som adskiller lyset fra et objekt i dets komponentbølgelængder) var den eneste måde at registrere dette objekts molekylære sammensætning.
En video om opdagelsen og undersøgelsen af WISE 0855 i 2014:
WISE 0855 er for svag til konventionel spektroskopi ved optiske eller næsten infrarøde bølgelængder, men teamet tog en udfordring og kiggede på de termiske emissioner fra objektet i bølgelængder i et smalt vindue omkring 5 mikron.
”Jeg tror, at alle i forskerteamet virkelig troede, at vi drømte om at tro, at vi kunne få et spektrum af denne brune dværg, fordi dens termiske glød er så svag,” sagde Skemer. WISE 0855, er så cool og svag, at mange astronomer troede, det ville gå år før et spektrum kunne opnås. ”Jeg troede, at vi skulle vente til James Webb-rumteleskopet opererede for at gøre dette,” sagde Skemer.
Denne spektroskopiske opfattelse gav et glimt af miljøet i WISE 0855s atmosfære. Med dataene i hånden udviklede forskerne derefter atmosfæriske modeller af ligevægtskemien for en brun dværg ved 250 grader Kelvin og beregnet de resulterende spektre under forskellige antagelser, herunder overskyede og skyfrie modeller. Modellerne forudsagde et spektrum domineret af funktioner, der skyldes vanddamp, og den uklare model gav den bedste pasform til funktionerne i spektret i WISE 0855.
Mens spektraerne for dette objekt slående ligner Jupiter, ser WISE 0855 ud til at have en mindre turbulent atmosfære.
"Spektret giver os mulighed for at undersøge dynamiske og kemiske egenskaber, der længe er blevet undersøgt i Jupiters atmosfære, men denne gang på en ekstrasolar verden," sagde Skemer.
Forskerne siger, at WISE 0855 ligner mere Jupiter end nogen eksoplanet, der endnu er opdaget, hvilket er specielt spændende, da Juno-missionen netop er begyndt med udforskning af den gigantiske verden. Jupiter sammen med de andre gasplaneter i vores solsystem har alle skyer og storme, selvom Jupiters skyer hovedsageligt er lavet af ammoniak med skyer på lavere niveau, der muligvis indeholder vand. Et af Junos mål er at bestemme den globale vandforekomst hos Jupiter.
Kilder: UC Santa Cruz, Gemini
