Ученые впервые детально составили карту «погоды» на коричневом карлике

Исследователи из Университета Макгилла и других научных учреждений составили карту атмосферных особенностей коричневого карлика планетарной массы — объекта, который не является ни звездой, ни планетой, а занимает промежуточное положение. Масса этого конкретного коричневого карлика находится как раз на границе между планетой, подобной Юпитеру, и коричневым карликом. Поэтому его также называют свободно плавающей или «одинокой» планетой, не привязанной к звезде.

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) команда зафиксировала тонкие изменения в свете от объекта SIMP 0136, выявив сложные, изменяющиеся погодные условия на его поверхности. Работа опубликована в The Astrophysical Journal.

«Несмотря на то, что сейчас мы не можем напрямую получить изображения обитаемых планет у других звезд, мы можем разрабатывать методы изучения метеорологии и состава атмосфер на очень похожих мирах», — сказал Роман Ахметшин, магистрант факультета физики Университета Макгилла и ведущий автор исследования.

SIMP 0136 находится на расстоянии около 20 световых лет в направлении созвездия Рыб. Его масса примерно в 13 раз превышает массу Юпитера, что слишком мало для поддержания термоядерного синтеза, питающего звезды, но слишком много, чтобы считать его обычной планетой. Вероятно, он сформировался как звезда, прежде чем остыть и потускнеть за сотни миллионов лет.

SIMP 0136 — это свободно плавающая планета, дрейфующая в одиночестве в космосе, и её изолированная среда делает её идеальной лабораторией для изучения атмосфер газовых гигантов без помех от звездного света.

Взгляд в чужие облака

Исследователи использовали канадский прибор «Джеймса Уэбба» Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), разработанный Канадским космическим агентством, Университетом Монреаля и другими партнерами, чтобы наблюдать за объектом в течение полного оборота, длящегося всего 2,4 часа. Эти данные были собраны в рамках программы гарантированного времени наблюдений под руководством астронома из Университета Монреаля Этьена Артиго. На этот раз телескоп был зарезервирован для канадских астрономов в обмен на вклад прибора NIRISS в миссию JWST.

Анализируя минимальные колебания яркости на разных длинах волн, команда обнаружила, что свет от SIMP 0136 формируется как минимум тремя различными атмосферными слоями. Каждый слой содержит облака из разных материалов, таких как форстерит (горная порода) и железо, с различными температурами и химическим составом.

«Мы подозреваем наличие многочисленных мелкомасштабных пятнистых облаков с разной температурой и химией, разбросанных по всему объекту, — сказал Ахметшин. — Хотя мы не смогли создать метеорологическую карту SIMP 0136, мы определили, что в некоторых атмосферных слоях есть явные признаки асимметрии между севером и югом».

Эта асимметрия важна, поскольку означает, что будущие попытки картирования атмосфер этих планет придется проводить в двух измерениях: по долготе и широте.

Новый способ изучения атмосфер экзопланет

Исследование также показало, что ни одна отдельная модель не может объяснить наблюдаемые данные; только комбинация нескольких атмосферных моделей смогла воспроизвести спектр. Этот вывод подтверждает теории о том, что коричневые карлики и гигантские экзопланеты имеют хаотичную, быстро меняющуюся погоду, похожую на полосы Юпитера, но гораздо более турбулентную.

Понимание такой изменчивости может помочь ученым интерпретировать сигналы от далеких экзопланет.

Эта работа демонстрирует мощь телескопа «Джеймс Уэбб» для исследования чужих миров за пределами нашей Солнечной системы с беспрецедентной детализацией. По мере того как «Уэбб» продолжает наблюдать похожие цели, исследователи надеются усовершенствовать свои методы, чтобы составлять карты не только температуры и облаков, но и ветровых паттернов и химических циклов на чужих мирах.

Больше информации: Roman Akhmetshyn et al. Mapping atmospheric features of the planetary-mass brown dwarf SIMP 0136 with JWST NIRISS, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ae046d

Источник: McGill University