Wolkenbanden waargenomen op nabije bruine dwerg

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)

Astronomen hebben bewijs gevonden voor Jupiter-achtige banden in de dikke atmosfeer van een nabije bruine dwerg. Dit bewijs is met een geheel nieuwe methode verkregen.

Bruine dwergen zijn groter dan planeten maar niet groot genoeg om kernfusie op te wekken in hun binnenste. Om deze reden worden deze merkwaardige objecten vaak aangeduid als “mislukte sterren”.

De onlangs gepensioneerde Spitzer Space Telescope van de NASA heeft voorheen wolkenbanden aangetroffen op verschillende bruine dwergen. Spitzer deed dat door zeer gedetailleerd de helderheidsvariaties van de bruine dwergen te volgen. In dit nieuwe onderzoek hebben astronomen gebruik gemaakt van polarimetrie, het meten van gepolariseerd licht.

“Normaal” licht ketst alle kanten uit maar gepolariseerd licht beweegt slechts in één richting. Polarimetrische instrumenten maken hiervan gebruik. Het is te vergelijken met gepolariseerde glazen van een zonnebril die de weerkaatsingen van het licht van de Zon reduceren.

Het team maakte gebruik van een polarimetrisch instrument gekoppeld aan de Very Large Telescope (VLT) van de ESO in Chili. Ze bestudeerden de bruine dwerg Luhman 16A. Deze bruine dwerg heeft een massa van ongeveer 30 * Jupiter. Deze mislukte ster maakt deel uit van een dubbelsysteem van twee bruine dwergen. De andere bruine dwerg, Luhman 16B geheten, is even groot. Het tweetal is met een afstand van ongeveer 6 lichtjaar tot de Aarde het meest nabije paar bruine dwergen.

Het VLT-instrument, dat NaCo heet, detecteerde een overmaat aan polarisatie in het licht van de bruine dwerg. Dat is een sterke aanwijzing voor banden in de atmosfeer. Immers, het licht was, toen het diep in het binnenste van Luhman 16A werd uitgezonden, immers nog niet gepolariseerd.

Vergelijking bruine dwergen met andere objecten
Vergelijking van de massa’s van planeten, bruine dwergen en sterren. Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)

De astronomen gebruikten ook geavanceerde computermodellen van de dikke atmosfeer van Luhman 16A om de VLT-waarnemingen verder te interpreteren.

Polarimetrie is momenteel de enige techniek die in staat is dergelijke banden die niet in helderheid fluctueren, te detecteren. Zonder deze techniek waren deze wolkenbanden niet gevonden want het lijkt erop dat ze niet in helderheid variëren.

De modellen van het team laten ook zien dat er op Luhman 16A waarschijnlijk gebieden met erg turbulent weer voorkomen en dat is vergelijkbaar met Jupiter en de andere gasreuzen in ons zonnestelsel. De onderzoekers denken dat er uit deze stormen silicaten of ammonia kunnen regenen. In ieder geval is het er zeer slecht weer.

Het nieuwe onderzoek is het eerste waarin polarimetrie is gebruikt om wolken op een object buiten ons zonnestelsel te begrijpen. Vergelijkbare technieken kunnen gebruikt worden om andere bruine dwergen te bestuderen. Ook volgende generaties telescopen in de ruimte en op Aarde zouden deze techniek kunnen toepassen op exoplaneten. Polarimetrie kan ook helpen om het oppervlak van planeten te karakteriseren waardoor astronomen mogelijk vloeibaar water op sommige werelden kunnen vinden.

Polarimetrie is een moeilijke techniek maar nieuwe ontwikkelingen en methodes om de gegevens te analyseren zorgen er voor dat de methode nauwkeuriger en gevoeliger wordt. Men denkt zelfs dat polarimetrie in de toekomst gebruikt kan worden om superzware zwarte gaten, nieuwe en stervende sterren en exoplaneten te bestuderen.

Het nieuwe onderzoek is geaccepteerd voor publicatie in het tijdschrift “The Astrophysical Journal”.

 

Eerste publicatie: 8 mei 2020
Bron:

 

https://www.space.com/brown-dwarf-cloud-bands-polarized-light.html