Het waait stevig op deze bruine dwerg

Deze artist impressie van 2MASS J10475385+2124234 toont het magneetveld en de top van de atmosfeer die op verschillende golflengtes werden waargenomen om op die manier de windsnelheid te meten. Credit: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF.
Deze artist impressie van 2MASS J10475385+2124234 toont het magneetveld en de top van de atmosfeer die op verschillende golflengtes werden waargenomen om op die manier de windsnelheid te meten. Credit: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF.

Bruine dwergen zijn koele, zwakke objecten die een grootte hebben die ligt tussen Jupiter en een ster zoals onze Zon. Ze worden wel mislukte sterren genoemd, ze zijn te klein om kernfusiereacties in hun kern op gang te houden en hun atmosferen tonen veel overeenkomsten met die van gasreuzen.

Windsnelheden in de atmosfeer van de gasreuzen in ons zonnestelsel kunnen worden afgeleid door het vergelijken van de rotatieperiode in infrarood licht (hiermee wordt de bovenste atmosfeer gezien) en op radiogolflengtes (verbonden met het binnenste van de planeet). Een team van astronomen uit de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk heeft nu deze methode toegepast op de windsnelheden op de bruine dwerg 2MASS J10475385+2124234 te bepalen. Deze bruine dwerg bevindt zich op een afstand van ongeveer 34 lichtjaar van de Aarde. Men heeft er west naar oost waaiende winden gemeten die snelheden halen van ongeveer 660 meter per seconde.

De astronomen merkten dat de rotatiesnelheid van Jupiter bepaald aan de hand van radiometingen anders is dan als de rotatieperiode wordt bepaald met behulp van infrarood en zichtbaar licht.

Het verschil wordt veroorzaakt doordat de radio-emissie wordt veroorzaakt door elektronen die reageren met het magneetveld van de planeet dat diep verankert is met het binnenste terwijl de infrarode emissie afkomstig is van de toppen van de atmosfeer.

De atmosfeer draait sneller dan het binnenste van de planeet en het snelheidsverschil is dan de snelheid van de wind in de atmosfeer.

Omdat de astronomen verwachtten dat in bruine dwergen dezelfde mechanismes spelen werden er metingen opgezet met zowel radiotelescopen als infrarood telescopen. In 2017 en 2018 werd de bruine dwerg 2MASS J10475385+2124234 bestudeerd met behulp van de Spitzer Space Telescope.

Ze vonden dat de helderheid in infrarood licht periodiek verandert. Vermoedelijk wordt dit veroorzaakt door langlevende structuren in de bovenste lagen van de atmosfeer.

Daarna werd de Karl G. Jansky Very Large Array ingezet om de rotatiesnelheid van het binnenste van de bruine dwerg te bepalen.

Net als bij Jupiter, vonden de astronomen dat de atmosfeer van 2MASS J10475385+2124234 sneller draait dan het binnenste. Ze berekenden een windsnelheid van ongeveer 660 meter per seconde. Dat is significant sneller dan de winden op Jupiter die met ongeveer 100 meter per seconde waaien.

Dit komt overeen met de theorie en de simulaties die grotere windsnelheden van bruine dwergen voorspellen.

De techniek die het team heeft toegepast kan niet alleen gebruikt worden bij andere bruine dwergen maar ook bij exoplaneten.

Omdat de magneetvelden van grote exoplaneten zwakker zijn dan die van bruine dwergen zullen de radiometingen gedaan moeten worden op lagere golflengtes dan die gebruikt werden voor 2MASS J0475385+2124234.

De astronomen zijn blij dat hun methode gebruikt kan worden om de dynamica van de atmosfeer van bruine dwergen en exoplaneten beter te leren begrijpen.

De resultaten werden in het tijdschrift Science gepubliceerd.

Artikel: Katelyn. N. Allers et al. 2020. A measurement of the wind speed on a brown dwarf. Science 368 (6487): 169-172

Eerste publicatie: 11 april 2020
Bron: Sci-News en anderen