SIMP 0136 pod lupą teleskopu Webba. Uporządkowana "pogoda" 20 lat świetlnych od nas

Badacze skupili się na świetle emitowanym przez obiekt oznaczony jako SIMP 0136, by odtworzyć, jak w czasie zmieniają się warunki panujące w jego atmosferze. Zamiast opierać się na rozbudowanych modelach wymagających wielu założeń, zastosowali analizę głównych składowych. Taki sposób pracy pozwolił szybko wyłapać procesy, które w największym stopniu odpowiadają za obserwowane wahania, bez "dopisania" do atmosfery cech, których dane nie potwierdzają.

Dane z teleskopu Jamesa Webba umożliwiły wyodrębnienie dwóch najważniejszych elementów sterujących zmianami na SIMP 0136. Pierwszym są wahania temperatury, a drugim – pionowa budowa chmur, która okazuje się dominować nad pozostałymi procesami atmosferycznymi. Wyniki opublikowane w czasopiśmie "Astronomy & Astrophysics" sugerują, że choć zjawiska w atmosferze mogą wyglądać na bardzo różnorodne, w praktyce układają się w uporządkowany schemat.

Zespół zauważył, że "pogoda" na tym obiekcie przechodzi przez trzy cykliczne konfiguracje. Ponieważ SIMP 0136 obraca się, z perspektywy Ziemi regularnie widać naprzemiennie obszary z cieńszymi i cieplejszymi chmurami oraz fragmenty chłodniejsze, gdzie warstwy chmur są grubsze i bardziej rozbudowane.

SIMP 0136 to brązowy karzeł o masie większej i temperaturze wyższej niż Jowisz, choć wciąż zbyt małej, by stać się gwiazdą. Jego atmosfera jest wypełniona potężnymi, dynamicznymi układami chmur, które przywodzą na myśl burzowe zjawiska typowe dla gazowych olbrzymów. To właśnie dlatego charakter tych procesów jest bliższy ekstremom obserwowanym na Jowiszu niż warunkom znanym z Ziemi.

Główna autorka pracy, Merle Schrader z Trinity College Dublin, zwróciła uwagę, że identyfikacja trwałych, dominujących mechanizmów była możliwa dzięki połączeniu możliwości teleskopu i nowej metody analizy. Podkreśliła, że kluczowe czynniki stojące za zmianami pogody zachowują stabilność nawet wtedy, gdy wygląd atmosfery zmienia się na przestrzeni wielu obrotów obiektu. Z badań wynika też, że podejście to może sprawdzić się przy analizie kolejnych brązowych karłów.

Znaczenie tych ustaleń nie kończy się na samym SIMP 0136. Brązowe karły, które da się obserwować bezpośrednio, są użyteczne do sprawdzania teorii związanych z powstawaniem chmur, cyrkulacją atmosferyczną i transportem ciepła – a to procesy ważne również dla zrozumienia atmosfer egzoplanet. Współautorka badań Johanna Vos wskazała, że nowatorska technika może przyspieszać wychwytywanie najważniejszych składowych pogody w kolejnych zestawach danych z teleskopu kosmicznego, co w dłuższej perspektywie ma pomóc w lepszym opisie zróżnicowanych atmosfer poza Układem Słonecznym.

Naukowcy zaznaczają, że rozszyfrowywanie mechanizmów pogodowych na tak odległych obiektach jak SIMP 0136 jest istotne nie tylko dla samej astrofizyki. Tego typu badania wspierają również szersze poszukiwania planet, na których mogłyby występować warunki sprzyjające życiu. Zebrane obserwacje i rozwijane metody analizy mają otwierać nowe możliwości w przyszłych pracach nad egzoplanetami oraz ich atmosferami.