Погода на коричневому карлику за 20 світлових років від Землі виявилася напрочуд впорядкованою. За всією мінливістю його атмосфери стоять лише два основні процеси. Це зміни температури разом з вертикальною будовою хмарного шару. Розібратися вдалося завдяки статистичному методу, який знаходить головні закономірності просто в даних James Webb, без складних припущень про будову самої атмосфери.
Три стани погоди
Об’єкт під назвою SIMP 0136 відомий астрономам давно. Світло від нього йде до нас два десятиліття, тобто близько 189 трильйонів кілометрів. Під час обертання його блиск ледь помітно змінюється, а самі коливання складаються всього з трьох повторюваних станів. Одні ділянки гарячіші й затягнуті тоншим шаром хмар, інші холодніші з потужною вертикально розвиненою хмарністю.
Така картина тримається довго. Рушії погодних змін залишаються тими самими протягом більш ніж десятка обертів навколо осі, хоча детальний вигляд хмарного покриву за цей час встигає перебудуватися. На це вказує перша авторка дослідження Мерле Шрадер, аспірантка Школи фізики Триніті-коледжу в Дубліні. Дані зібрали за допомогою James Webb ще у 2023 році, як повідомляє Phys.org.
Аналіз головних компонент
Раніше для розшифрування таких даних доводилося спиратися на складні припущення про будову атмосфери. Ірландська група пішла іншим шляхом. Астрономи застосували аналіз головних компонент (PCA), тобто статистичну процедуру, яка виділяє в масиві спостережень ті зміни, що відбуваються узгоджено.
За допомогою такого підходу справжні атмосферні сигнали вдалося відокремити від дрібних флуктуацій і шуму. Переважну більшість мінливості пояснили лише дві компоненти. Саме вони відповідають температурі та висоті хмар. Результати опубліковані в рецензованому журналі Astronomy & Astrophysics.
Сигнал від такого віддаленого тіла вкрай слабкий. Вловити його вдалося тільки через виняткову чутливість приладів James Webb, адже вся атмосфера доступна для вивчення як одна-єдина точка, розтягнута в спектр.
Між планетою і зорею
Коричневі карлики більші й гарячіші за газові гіганти, але їхньої маси не вистачає для стабільного горіння водню, яке живить зорі. Атмосферу SIMP 0136 заповнюють величезні хмарні системи, які швидко перебудовуються. За характером погоди він ближчий до екстремальної версії Юпітера, ніж до чогось земного.
Цей об’єкт часто відносять до тіл планетарної маси, бо він лежить біля межі приблизно в 13 мас Юпітера. Нижче неї в надрах не запускається навіть горіння дейтерію. За температурою та хмарним покривом такі світи справді мало відрізняються від молодих планет-гігантів, які знімають безпосередньо біля інших зір.
Лабораторія для атмосфер гігантів
Більшість екзопланет губиться в сяйві материнських зір, тому їхні газові оболонки вивчають опосередковано. Коричневих карликів ця перешкода не стосується, бо багато з них дрейфує в просторі поодинці без яскравого сусіда. За походженням вони нагадують світила, а за температурою та складом атмосфери газових гігантів. На них перевіряють уявлення про утворення хмар, циркуляцію та перенесення тепла в екстремальних умовах.
Йоганна Вос, доцентка Школи фізики того самого університету, розраховує, що підхід стане швидким першим кроком перед ресурсомістким моделюванням. Далі його збираються прикласти до інших коричневих карликів та планет-гігантів, вивчених значно гірше. Перевіряти, чи справді погода інших ізольованих світів так само впорядкована, доведеться вже наступним поколінням спостережувальних програм.
