Brune dverger - de ikke-helt-en-planeten og ikke-helt-en-stjerners gjenstandene - er spennende oditeter som er for lave i masse til å brenne hydrogen, men er mer massive enn planeter. De avgir bare en svak mengde lys, så de er vanskelige å oppdage, noe som gjør forskere usikre på hvor mange av dem som kan være der ute i galaksen vår.
Men astronomer har holdt øye med en bestemt brun dverg kjent som kalles WISE 0855. Bare 7,2 lysår fra Jorden, er det den kaldeste kjente gjenstanden utenfor solsystemet vårt og er bare knapt synlig med infrarøde bølgelengder. Men med noen kunstige spektroskopiske observasjonsteknikker, har astronomer nå bestemt at dette objektet har noen spennende egenskaper: atmosfæren er full av skyer med vanndamp. Dette er første gang vannskyer blir oppdaget utenfor solsystemet vårt.
"Det er fem ganger svakere enn noe annet objekt som er oppdaget med bakkebasert spektroskopi på denne bølgelengden," sa Andrew Skemer, assisterende professor i astronomi og astrofysikk ved UC Santa Cruz og den første forfatteren på en artikkel om WISE 0855 publisert i Astrophysical Journal Letters ( papir er tilgjengelig på arXiv her). Nå som vi har et spekter, kan vi virkelig begynne å tenke på hva som skjer med dette objektet. Spekteret vårt viser at WISE 0855 er dominert av vanndamp og skyer, med et generelt utseende som er påfallende likt Jupiter. ”
Hele navnet på denne brune dvergen er WISE J085510.83-071442.5, men vi er blant venner, så det er W0855 for kort. Den har omtrent fem ganger massen til Jupiter og er den kaldeste brune dvergen noen gang blitt oppdaget, med en gjennomsnittstemperatur på omtrent 250 grader Kelvin, eller minus 10 grader F, minus 20 C. Det gjør den nesten like kald som Jupiter, som er 130 grader Kelvin.
"WISE 0855 er vår første mulighet til å studere en ekstrasolar planetmasse-gjenstand som er nesten like kald som våre egne gassgiganter," sa Skemer.
Skemer og teamet hans benyttet Gemini-North-teleskopet på Hawaii og Gemini Near Infrared Spectrograph for å observere WISE 0855 over 13 netter i totalt cirka 14 timer. Skemer var en del av et team som studerte dette objektet i 2014, fant tentative indikasjoner på vannskyer basert på svært begrensede fotometriske data. Skemer sa at det å skaffe et spektrum (som skiller lyset fra et objekt i komponentbølgelengdene) var den eneste måten å oppdage objektets molekylære sammensetning.
En video om oppdagelsen og studien av WISE 0855 i 2014:
WISE 0855 er for svak for konvensjonell spektroskopi ved optiske eller nær-infrarøde bølgelengder, men teamet tok en utfordring og så på de termiske utslippene fra objektet med bølgelengder i et smalt vindu rundt 5 mikron.
"Jeg tror alle i forskerteamet virkelig trodde at vi drømte om å tro at vi kunne skaffe et spekter av denne brune dvergen fordi den termiske gløden er så svak," sa Skemer. WISE 0855, er så kult og svakt at mange astronomer trodde det ville gå år før et spekter kunne oppnås. "Jeg trodde vi måtte vente til James Webb romteleskopet opererte for å gjøre dette," sa Skemer.
Dette spektroskopiske synet ga et glimt av miljøet i WISE 0855s atmosfære. Med dataene i hånden utviklet forskerne deretter atmosfæriske modeller av likevektskjemien for en brun dverg ved 250 grader Kelvin og beregnet de resulterende spektrene under forskjellige forutsetninger, inkludert skyet og skyfrie modeller. Modellene spådde et spektrum dominert av funksjoner som skyldes vanndamp, og den uklare modellen ga best passform til funksjonene i spekteret til WISE 0855.
Mens spektraene til dette objektet påfallende ligner Jupiter, ser WISE 0855 ut til å ha en mindre turbulent atmosfære.
"Spekteret lar oss undersøke dynamiske og kjemiske egenskaper som lenge har blitt studert i Jupiters atmosfære, men denne gangen på en ekstrasolar verden," sa Skemer.
Forskerne sier at WISE 0855 ligner mer på Jupiter enn noen eksoplanett som ennå er oppdaget, noe som er spesielt spennende siden Juno-oppdraget nettopp har startet sin leting etter den gigantiske verdenen. Jupiter, sammen med de andre gassplanetene i solsystemet vårt, har alle skyer og stormer, selv om Jupiters skyer hovedsakelig er laget av ammoniakk med lavere nivåer skyer som kanskje inneholder vann. Et av Junos mål er å bestemme den globale vannforekomsten på Jupiter.
Kilder: UC Santa Cruz, Gemini
