|
Обнаружена удивительно упорядоченная экзопогода
|
|
|
|
Ученые из Тринити-колледжа в Дублине разработали метод, позволяющий выявлять изменения погодных условий на далеких планетах. С его помощью они обнаружили, что погода на хорошо изученном коричневом карлике SIMP 0136, который ранее ассоциировался с явлениями, напоминающими северное сияние, в значительной степени определяется всего двумя доминирующими процессами: изменениями температуры и вертикальной структурой облаков.
|
|
|
|
Используя данные космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), команда применила статистический метод под названием «анализ главных компонент» (АГК), чтобы отследить, как меняется яркость объекта при его вращении. АГК упрощает сложные данные, выявляя основные закономерности, которые изменяются синхронно при разных наблюдениях.
|
|
|
|
В данном исследовании эти доминирующие закономерности связаны с изменениями в атмосфере коричневого карлика, вызванными погодными явлениями, что позволяет исследователям отделить их от более мелких колебаний и случайного «шума» в данных.
|
|
|
|
Этот метод позволил исследователям выявить ключевые физические процессы непосредственно на основе данных, не прибегая к сложным предположениям о состоянии атмосферы. Данные показали, что при вращении объекта планетарной массы его яркость меняется на доли процента, и эти изменения можно зафиксировать благодаря исключительной чувствительности инструментов JWST.
|
|
|
|
|
|
|
Подавляющее большинство изменений в атмосфере можно объяснить всего двумя доминирующими факторами, связанными с изменениями температуры и вертикальной структуры облаков.
|
|
|
|
Это говорит о том, что наблюдаемые изменения в атмосфере можно объяснить тремя повторяющимися погодными режимами, которые сменяют друг друга, создавая мозаику из более тёплых областей с менее плотными облаками и более холодных областей с более плотными облаками, простирающимися вертикально.
|
|
|
|
Новое исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, показывает, что, несмотря на кажущуюся сложность, атмосфера SIMP 0136 устроена удивительно упорядоченно и не подвержена хаотичным изменениям.
|
|
|
|
Этот коричневый карлик больше и горячее газового гиганта, но недостаточно массивен, чтобы светиться, как звезда. В его атмосфере преобладают огромные, быстро меняющиеся облачные системы. В этом смысле он больше похож не на Землю, а на экстремальную версию Юпитера, где погодные условия планетарного масштаба постоянно меняют то, что видят астрономы.
|
|
|
|
«Мы также обнаружили, что факторы, определяющие погодные условия на SIMP 0136, сохраняются с течением времени, даже несмотря на то, что внешний вид атмосферы меняется на протяжении более чем десятка оборотов планеты вокруг своей оси», — рассказал первый автор исследования Мерл Шрейдер, аспирант Школы физики Тринити-колледжа.
|
|
|
|
«В относительном выражении SIMP 0136 — один из тех коричневых карликов, с которых нам проще всего получить высококачественные данные. Эти данные уже изучались с помощью традиционных методов, что позволяет нам сравнить некоторые результаты, полученные с помощью нового метода, с тем, что мы уже знаем об этом объекте.
|
|
|
|
Этот метод также помог нам лучше понять, что влияет на погоду в этом далёком мире, как взаимодействуют и сосуществуют эти погодные явления, но, что, возможно, ещё важнее, он показывает, как этот подход можно усовершенствовать и применить к другим, менее изученным коричневым карликам в разных уголках космоса».
|
|
|
|
У Шрейдер есть личная связь с объектом исследования — коричневым карликом SIMP 0136, который находится на расстоянии 20 световых лет (около 189 триллионов километров, или 117 триллионов миль) от Земли. Нехитрые подсчёты показывают, что свет, на основе которого были получены данные, проанализированные в этой статье и впервые зафиксированные телескопом «Джеймс Уэбб» в 2023 году, был испущен в год рождения Шрейдер.
|
|
|
|
«Свет распространяется со скоростью около 300 000 км/с, но даже при такой скорости ему потребовалось два десятилетия, чтобы добраться до нас через линзы телескопа «Джеймс Уэбб», — говорит она.
|
|
|
|
«Если учесть, что свету требуется чуть больше секунды, чтобы добраться до Луны после того, как он покинул Землю, то становится понятно, насколько далеко находится SIMP 0136 и насколько невероятным был астрофизический прогресс. Я поражаюсь тому, что мы смогли разглядеть мельчайшие детали погодных условий на далёкой планете и составить карту их взаимодействия, находясь в нашем уютном уголке Вселенной, где всё, что мы можем непосредственно наблюдать на этих объектах, — это один пиксель в световом спектре».
|
|
|
|
Изучение погодных условий на таких объектах, как SIMP 0136, важно, потому что коричневые карлики представляют собой уникальную лабораторию для изучения физических процессов в атмосферах гигантских экзопланет. В отличие от большинства экзопланет, их можно наблюдать напрямую, что позволяет астрономам проверять гипотезы о формировании облаков, атмосферной циркуляции и переносе тепла в экстремальных условиях.
|
|
|
|
Джоанна Вос, доцент Школы физики Тринити-колледжа, говорит: «Наши результаты изменят подход астрономов к анализу будущих наблюдений с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». Поскольку наш метод позволяет быстро определить доминирующие компоненты атмосферы, он представляет собой эффективный первый шаг перед тем, как мы приступим к ресурсоёмкому компьютерному моделированию.
|
|
|
|
Применение этого метода к широкому спектру коричневых карликов и гигантских экзопланет поможет нам лучше понять разнообразие погодных систем, которые формируют миры далеко за пределами Солнечной системы».
|
|
|
|
В более широком смысле ученых интересует изучение погодных условий на далеких планетах, поскольку это позволяет многое узнать об их атмосфере и химическом составе, что является важным шагом на пути к выявлению планет, на которых потенциально может существовать жизнь.
|
|
|
|
Источник
|
