V atmosféře blízkého hnědého trpaslíka vanou silné větry

Hnědí trpaslíci jsou studené slabě zářící objekty, jejichž velikosti kolísají mezi rozměry planet typu plynných obrů, jako je například Jupiter a velikostí trpasličích hvězd. Někdy jsou také označováni jako nedospělé hvězdy, které jsou příliš malé k udržení termojaderné fúze vodíku ve svém nitru a jejich atmosféry sdílejí mnoho společných vlastností s obřími plynnými planetami.

Rychlosti větrů v atmosférách obřích plynných planet Sluneční soustavy mohou být odvozeny na základě srovnání rotačních period planet v oboru infračerveného (sledování horních vrstev atmosféry) a rádiového záření (svázání s jejich nitrem). Nyní skupina astronomů z USA a Velké Británie použila tuto metodu na měření rychlosti větrů vanoucích na objektu 2MASS J10475385+2124234, což je hnědý trpaslík nacházející se ve vzdálenosti 34 světelných roků od Země a odvodili průměrnou rychlost větru 660 m/s (tj. 2 376 km/h) ve směru od západu na východ.

„Zaznamenali jsme, že rotační perioda planety Jupiter určená na základě rádiových pozorování je odlišná od rotační periody určené na základě pozorování ve viditelném a infračerveném světle,“ říká Katelyn Allers, astronomka na Department of Physics and Astronomy at Bucknell University.

K rozdílům dochází proto, že rádiová emise je způsobena interakcí elektronů s magnetickým polem planety, které má kořeny hluboko v jejím nitru, zatímco infračervená emise přichází ze svrchní vrstvy atmosféry. Atmosféra rotuje mnohem rychleji než nitro planety a tomu odpovídající rozdíl v rychlosti tudíž vzniká v důsledku atmosférických větrů.

„Protože očekáváme stejné mechanismy fungující i u hnědého trpaslíka, rozhodli jsme se změřit rychlost jeho rotace jak pomocí radioteleskopu, tak i v oboru infračerveného záření,“ dodává Johanna Vos, vědecká pracovnice na Department of Astrophysics at the American Museum of Natural History.

Katelyn Allers, Johanna Vos a jejich spolupracovníci pozorovali objekt 2MASS J10475385+2124234 pomocí kosmické observatoře NASA s názvem Spitzer Space Telescope v letech 2017 a 2018. Zjistili, že jeho jasnost v oboru infračerveného záření se mění pravidelně, pravděpodobně proto, že některé charakteristické rysy přetrvávají dlouhodobě v nejvyšší vrstvě atmosféry.

Následně použili radioteleskop Karl G. Jansky Very Large Array ke změření rotační periody nitra hnědého trpaslíka. Téměř jako u planety Jupiter zjistili, že atmosféra objektu 2MASS J10475385+2124234 rotuje rychleji než jeho nitro – vypočítaná rychlost větrů v atmosféře hnědého trpaslíka vychází zhruba 660 m/s. To je podstatně vyšší rychlost než u Jupitera, kde vanou větry rychlostí zhruba 100 m/s.

„To souhlasí s teorií a se simulacemi, které předpovídají vyšší rychlost větrů u hnědých trpaslíků,“ říká Katelyn Allers. Technika použitá vědeckým týmem může být použita k měření nejen dalších hnědých trpaslíků, ale také pro studium exoplanet.

„Protože magnetická pole obřích exoplanet jsou slabší než u hnědých trpaslíků, rádiová měření bude nutné provádět na nižších frekvencích, než vyžadovala měření objektu 2MASS J10475385+2124234,“ říká Peter Williams, astronom na Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics and the American Astronomical Society.

„Jsme doslova nadšení, že naše metoda nám může nyní pomoci lépe pochopit dynamiku atmosfér hnědých trpaslíků a exoplanet,“ dodává Katelyn Allers.

Článek byl publikován v časopise Science.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/brown-dwarf-winds-08316.html

autor: František Martinek