Astronomisch Nieuws

Polaire stormen op bruine dwergen waargenomen

Artist impressie Luhman 16A
Artist impressie van de bruine dwerg Luhman 16A. Astronomen hebben met behulp van polarimetrie de aanwezigheid van wolkenbanden aangetoond op Luhman 16A. Het is voor het eerst dat polarimetrie is gebruikt om de wolkenpatronen te bepalen op een bruine dwerg. Image: © Caltech/R. Hurt (IPAC)

Bruine dwergen worden zelden gewaardeerd om wat ze zijn. In plaats daarvan worden ze vergeleken met wat ze niet zijn. Ze bevinden zich in een astronomisch niemandsland want ze worden niet geclassificeerd als sterren of gasreuzen. Nieuw onderzoek toont nu aan dat het wellicht beter is om bruine dwergen te vergelijken met gasreuzen zoals Jupiter en Saturnus.

Een nieuw artikel dat onlangs in The Astrophysical Journal is beschreven levert bewijs voor het voorkomen van polaire stormen op bruine dwergen. Dit soort stormen zijn ook waargenomen op Jupiter. Met behulp van een satelliet in de ruimte heeft een onderzoeksteam onder leiding van de astronoom Daniel Apai van de universiteit van Arizona kaarten gemaakt van de bovenste atmosferische lagen van twee nabije bruine dwergen. Het artikel werpt nieuw licht op deze raadselachtige objecten en het maakt de weg vrij voor toekomstig onderzoek.

Bruine dwergen worden vaak mislukte sterren genoemd. Als je een bruine dwerg bent dan geeft dit wel een beetje een waardeloos gevoel. Ons sterrenstelsel bevat heel veel bruine dwergen. Een onderzoek uit 2017 schat dat er misschien wel 100 miljard bruine dwergen in ons sterrenstelsel zijn. Dat zijn dan enorm veel mislukkingen maar goed, niet alles kan een ster zijn.

Bruine dwergen zijn groter dan Jupiter maar ze hebben een veel grotere dichtheid zodat ze ongeveer 15 tot 80 maal meer massa hebben dan Jupiter. Vergeleken met echte sterren zijn bruine dwergen echter maar lichtgewichten. Ze hebben onvoldoende druk op hun kernen om kernfusie op gang te brengen en dat zorgt er dus voor dat ze niet als een echte ster door het leven kunnen gaan. Bruine dwergen zijn erg lichtzwak en met telescopen lastig te zien. Hierdoor is het voor astronomen moeilijk om hun oppervlaktekenmerken te bestuderen.

De onderzoeksgroep vroeg zich af op bruine dwergen op Jupiter lijken, met regelmatige banden en banden gevormd door grote, parallelle longitudinale stralen, of dat ze worden gedomineerd door een steeds veranderend patroon van gigantische stormen zoals de draaikolken op de polen van Jupiter.

Om daar achter te komen gebruikte het team de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) van de NASA. Deze satelliet wordt normaal gesproken gebruikt om exoplaneten te detecteren. Het onderzoeksteam onderzocht met de TESS de bruine dwergen Luhman 16A en Luhman 16B. Deze twee bruine dwergen zijn ongeveer 6,5 lichtjaar van de Aarde verwijderd. Ze zijn beiden even groot al Jupiter maar ze zijn aanzienlijk zwaarder, ongeveer 34 respectievelijk 28 maal de massa van Jupiter. Bovendien zijn ze ook veel heter. De astronomen slaagden er in om van beide objecten meer dan 100 omwentelingen vast te leggen.

De gegevens die met de TESS werden verzameld werden gecombineerd met wat algoritmen en op die manier konden de onderzoekers de veranderingen in de helderheid van de twee bruine dwergen meten gedurende hun rotaties. De twee objecten vertonden fluctuaties in helderheid terwijl ze ronddraaiden waardoor het mogelijk werd om eenvoudige kaarten van hun bovenste atmosfeer op te stellen.

De wetenschappers ontdekten patronen die overeenkomen met de snelle winden die aan de evenaar liepen. Dit werd beschouwd als bewijs van atmosferische strepen die vergelijkbaar zijn met die op Jupiter. De bijbehorende winden, speculeren de auteurs, mengen de atmosfeer en leveren warmte aan het binnenste van bruine dwergen. De onderzoekers zagen ook tekenen van wervelingen in de poolgebieden, wederom vergelijkbaar met wat we kennen van Jupiter.

Windpatronen en grootschalige atmosferische circulaties hebben vaak ingrijpende effecten op de atmosfeer van een planeet, van het klimaat op Aarde tot het uiterlijk van Jupiter en nu weten we ook dat dergelijke grootschalige atmosferische straalstromen de atmosfeer van bruine dwergen bepalen, aldus de onderzoekers.

Deze ontdekking is een grote opsteker voor astronomen die bruine dwergen onderzoeken. Als soortgelijke kenmerken ook op andere bruine dwergen voorkomen (deze studie presenteert een steekproef van twee en dat is dus niet echt representatief te noemen), dan kunnen wetenschappers de oorsprong, klimaten en temperaturen van bruine dwergen zinvoller bestuderen. Vooruitkijkend hoopt het team verder te kunnen werken en zaken als wolken, stormen en wind op bruine dwergen te bestuderen.

Deze techniek zou ook wel eens toepasbaar kunnen zijn om andere verre objecten, zoals exoplaneten, in kaart te brengen.

Artikel: TESS Observations of the Luhman 16 AB Brown Dwarf System: Rotational Periods, Lightcurve Evolution and Zonal Circulation

 

 

Eerste publicatie: 9 januari 2021
Bron: Gizmodo en anderen