Na neki način, smeđi patuljci su zvjezdani čudaci prirode. Mnogo zvijezda pokazuje čudno ponašanje u različito vrijeme svoje evolucije. Ali smeđi patuljci nisu ni sigurni da su uopće zvijezde.
Ali to ne znači da ih astronomi ne žele proučavati i razumjeti.
Smeđi patuljci zauzimaju nišu u Svemiru. Oni su masivniji od najvećih plinovitih divova (koji se i sami ponekad nazivaju 'neuspjelim zvijezdama' jer nikada nisu stekli dovoljno mase da zapale fuziju.) Ali smeđi patuljci su također manji od najmanje masivnih zvijezda.
Tako nekako sjede na ovom sretnom ili nesretnom mjestu. Za razliku od svojih zvjezdanih kolega na glavni slijed , smeđi patuljci nisu dovoljno masivni da spoje vodik, pa čak ni helij. Ali oni bi mogli spojiti deuterij, pa čak i litij. Istraživanje iz 2017 pokazuje da ih ima u izobilju, a smeđih patuljaka može biti koliko i drugih zvijezda. Stoga ih astronomi proučavaju i žele otkriti njihove tajne.
Usporedba veličine između Sunca, zvijezde male mase, smeđeg patuljka, Jupitera i Zemlje. Kredit za sliku: NASA
Nedavno je međunarodni tim istraživača krenuo u proučavanje smeđeg patuljka 2MASA J1047+21 . Udaljena je 33 svjetlosne godine od Zemlje, što ga čini jednim od najbližih smeđih patuljaka. Tim je želio izmjeriti brzinu vjetra patuljka, a da bi to učinili, izmislili su novu tehniku.
'Prvi put ikad izmjerili smo brzinu vjetrova smeđeg patuljka - prevelikog da bi bio planet, premali da bi bio zvijezda.'
Petar K.G. Williams, Centar za astrofiziku i Američko astronomsko društvo
Dana 9. travnja, tim, koji je uključivao znanstvenike iz Centra za astrofiziku na Harvardu i Smithsoniana, najavio je prvo mjerenje brzine vjetra za tijelo izvan našeg Sunčevog sustava. Zabilježili su brzinu vjetra na 2MASS J1047+21 na 650 metara u sekundi, ili 1450 milja na sat. Za usporedbu, uragan kategorije 5 ima brzinu vjetra od 252 kmh (157 mph) ili više.
'Prvi put ikad izmjerili smo brzinu vjetrova smeđeg patuljka - prevelikog da bi bio planet, premali da bi bio zvijezda', rekao je Peter K.G. Williams, znanstvenik za inovacije za CfA i American Astronomical Society, u priopćenje za javnost . Williams je vodio opažanja koja su timu omogućila mjerenje brzine vjetra.
A prema Williamsovim riječima, ovaj uspješan test novog načina mjerenja brzina vjetra dovest će do boljih rezultata u budućnosti. 'Rezultati isključuju nekoliko neobičnih modela i dokazuju da ova nova tehnika funkcionira i može se primijeniti na više objekata', rekao je Williams.
Tehnika koristi promatranje radio valova u kombinaciji s infracrvenim emisijama. Astronomima omogućuje proučavanje brzine vjetra na tijelima koja su toliko udaljena da se kretanje oblaka u atmosferi ne može uočiti.
Williams kaže da iako su smeđi patuljci zapravo prekriveni oblacima, nema načina da ih promatramo kako bismo pronašli brzinu vjetra. “Iako su smeđi patuljci potpuno prekriveni oblacima, predaleko su da bismo odabrali pojedinačne oblake kao što to činimo na planetima unutar našeg Sunčevog sustava, ali još uvijek možemo izmjeriti koliko je vremena potrebno grupi oblaka da napravi krug po atmosferi; kako oblaci ulaze i izlaze iz vidokruga oni mijenjaju svjetlinu planeta”, rekao je Williams. “Vrijeme ovog kruga ovisi o dvije stvari: o tome koliko se brzo okreće sam smeđi patuljak i koliko brzo vjetar puše povrh toga.”
U tome leži ključ: brzina rotacije samog patuljka i brzina rotacije njegovih oblaka.
Tim istraživača uspio je pronaći brzinu rotacije atmosfere koristeći infracrvena promatranja. Ova slika je umjetnička koncepcija atmosferske rotacije smeđeg patuljka 2MASS J1047+21, koja je izmjerena na 1.741 sat.
Zasluga: NRAO
Infracrvene emisije govore znanstvenicima o brzini rotacije oblaka. Zatim im radio valovi govore brzinu samog smeđeg patuljka, dolje u atmosferi.
'Pokazalo se da je kod nekih smeđih patuljaka moguće izmjeriti ovu brzinu okretanja detekcijom radio valova', rekao je Williams. “Promatrali smo puls radio valova svaki put kad bi se smeđi patuljak rotirao. To je zato što radio valovi dolaze od visokoenergetskih čestica zarobljenih u njegovom magnetskom polju, a njegovo je magnetsko polje ukorijenjeno duboko u njegovu unutrašnjost – baš kao i Zemlja – gdje nema vjetra koji bi promijenio mjerenje.”
Umjetnička koncepcija unutarnjeg perioda rotacije smeđeg patuljka 2MASS J1047+21, koji je izmjeren na 1.758 sati.
Zasluga: NRAO
Nakon što su znanstvenici otkrili brzinu rotacije oblaka, a zatim i brzinu rotacije smeđeg patuljka, ostalo je matematika.
'Uzimajući razliku između vremena prolaza u oblaku i vremena radio pulsa, uspjeli smo odrediti brzinu vjetra', objasnio je Williams.
Umjetnička koncepcija, razdoblja rotacije atmosfere i unutrašnjosti i brzina vjetra na smeđem patuljku 2MASS J1047+21 postavljenom pored Jupitera radi usporedbe veličine.
Zasluga: NRAO
Do sada je postojalo mnogo teorija o atmosferama smeđih patuljaka, a ovaj rad će eliminirati neke od njih. Prema Williamsu, ova studija će također pružiti važna ograničenja za sve buduće teorije o atmosferi smeđih patuljaka. Također će pružiti neke smjernice za teorije o atmosferi egzoplaneta.
Tim je svoje rezultate objavio u novom članku pod naslovom “ Mjerenje brzine vjetra na smeđem patuljku. ” Objavljen je časopis Znanost . Glavni autor je Katelyn N. Allers, izvanredna profesorica fizike i astronomije na Sveučilištu Bucknell.