Naukowcy odkryli, jak obserwować pogodę poza Układem Słonecznym

Astronomowie opracowali skuteczną metodę badania zmieniających się wzorców atmosferycznych na odległych obiektach kosmicznych. Pogoda poza Układem Słonecznym została przeanalizowana na przykładzie brązowego karła SIMP 0136.

Pogoda poza Układem Słonecznym pod lupą naukowców

.Obserwowanie pogody występującej poza Układem Słonecznym jest możliwe. Naukowcy z Trinity College Dublin w Irlandii opracowali skuteczną metodę pozwalającą badać zmieniające się wzorce pogodowe na odległych obiektach kosmicznych, o czym informuje czasopismo „Astronomy and Astrophysics”.

SIMP 0136 to dobrze zbadany brązowy karzeł oddalony od Ziemi o 20 lat świetlnych, który wcześniej był wiązany ze zjawiskami przypominającymi zorze polarne. Brązowy karzeł jest obiektem znajdującym się pomiędzy planetą a gwiazdą, którego masa jest zbyt mała, aby w jego wnętrzu mogła zachodzić fuzja wodoru w hel. Jest większy i gorętszy od gazowego olbrzyma, lecz jego masa nie jest wystarczająca, aby mógł świecić jak gwiazda. Jego atmosferę tworzą ogromne układy chmur, które bardzo szybko się zmieniają. Pod tym względem przypomina on ekstremalną wersję Jowisza. Zastosowana przez naukowców z Dublina metoda wykazała, że na pogodę SIMP 0136 w dużej mierze wpływają dwa dominujące procesy, czyli zmiany temperatury oraz pionowa struktura jego chmur.

JWST pozwolił zbadać atmosferę SIMP 0136

.Zespół naukowców wykorzystał obserwacje wykonane w 2023 roku przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) NASA. Do śledzenia zmian światła obiektu podczas jego obrotu badacze zastosowali technikę statystyczną nazywaną Analizą Głównych Składowych (PCA). Metoda ta upraszcza złożone dane, wskazując najważniejsze wzorce, które jednocześnie zmieniają się podczas obserwacji.

W omawianej analizie dominujące wzorce powiązano ze zmianami pogodowymi zachodzącymi w atmosferze brązowego karła. Pozwoliło to odróżnić je od mniejszych fluktuacji oraz losowego „szumu” występującego w danych. Wyjątkowa czułość instrumentów JWST umożliwiła analizowanie niewielkich zmian jasności obiektu o masie planetarnej zachodzących podczas jego obrotu.

Trzy powtarzające się stany pogody

.Zmiany zaobserwowane na brązowym karle można wyjaśnić występowaniem trzech powtarzających się stanów pogody. Stany te pojawiają się i znikają naprzemiennie z pola widzenia, tworząc mozaikę cieplejszych obszarów z cieńszymi chmurami oraz chłodniejszych regionów, w których występują grubsze i pionowo rozciągnięte chmury.

Uzyskane wyniki wskazują, że atmosfera SIMP 0136, mimo pozornej złożoności, nie reorganizuje się losowo, lecz zachowuje się w niezwykle uporządkowany sposób.

Brązowe karły jako laboratoria atmosferyczne

.Zrozumienie pogody występującej na obiektach takich jak SIMP 0136 ma znaczenie naukowe, ponieważ brązowe karły są wyjątkowym laboratorium do badania fizyki atmosfer gigantycznych egzoplanet. W odróżnieniu od większości egzoplanet można je obserwować bezpośrednio, co pozwala astronomom testować teorie dotyczące formowania się chmur, cyrkulacji atmosferycznej oraz transportu ciepła w ekstremalnych warunkach.

Zdaniem autorów badań zastosowanie tej techniki do szerokiej gamy brązowych karłów i olbrzymich egzoplanet powinno pomóc w lepszym zrozumieniu różnorodnych układów pogodowych kształtujących światy znajdujące się daleko poza Układem Słonecznym. Poznanie zjawisk pogodowych na odległych planetach dostarcza wielu informacji o ich atmosferach oraz składzie chemicznym, stanowiąc istotny krok w kierunku identyfikacji światów, na których potencjalnie mogłoby istnieć życie.

Paweł Wernicki/PAP/WcN