«Джеймс Уэбб» изучил атмосферу ближайших к Земле коричневых карликов на протяжении всего периода вращения

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» отследил переменность блеска ближайшей к Земле пары коричневых карликов, которая связана с неоднородностями в атмосфере, на протяжении всего периода вращения. Это наиболее подробные наблюдения такого рода, которые позволили выявить облака на разных высотах. Результаты наблюдений опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Обычно во время прямых наблюдений или спектроскопии атмосфер коричневых карликов и экзогигантов ученые получают данные лишь об одном полушарии объекта. Получить больше информации о процессах в атмосфере этих тел можно, если вести наблюдения, охватывающие весь период вращения объекта вокруг своей оси, в этом случае любые неоднородности верхних слоев атмосферы, такие как облака, породят изменчивость блеска на разных длинах волн.

Группа астрономов во главе с Бет Биллер (Beth A. Biller) из Эдинбургского университета опубликовала результаты спектроскопического мониторинга компонентов двойного коричневого карлика WISE 1049, проведенного 8-9 июля 2023 года при помощи инструментов MIRI и NIRSpec «Джеймса Уэбба».

WISE 1049 (или Luhman 16) — ближайшая и ярчайшая к Земле пара коричневых карликов, она находится на расстоянии всего 6,51 светового года от Солнца. Два карлика обладают схожим составом, поскольку образовались из одного и того же облака, относятся к спектральным типам L и T и характеризуются возрастом 510 миллионов лет и эффективной температурой 1200–1300 кельвин. Массы карликов составляют 27,9 и 34,2 массы Юпитера, ранее уже было замечено, что их переменность блеска может быть связана со структурами в атмосфере. Задачей «Джеймса Уэбба» было охарактеризовать переменность блеска обоих карликов на разных длинах волн в течение 1-1,4 периода вращения.

В атмосферах обоих карликов были найдены следы водяного пара, угарного газа и метана, а также мелких (около микрометра) зерен силикатов. При этом WISE 1049B демонстрирует большую переменность блеска на разных длинах волн, чем WISE 1049A. Предполагается, что заметные изменения кривых блеска на длинах волн 2,3, 4,2 и 8,5 микрометра могут быть связаны с разными уровнями давления, на которых находятся молекулы угарного газа и силикаты, ответственные за поглощение излучения.

На WISE 1049A может быть слой высотных силикатных облаков, при этом он может не быть пятнистым, в то время, как на WISE 1049B идея подобного пятнистого слоя полностью исключается, но возможно наличие более крупных зерен силикатов в более глубоких слоях атмосферы. Однозначно выявить наличие горячих точек в атмосферах карликов, вызванных неравновесными химическими процессами, не удалось. Однако подтвердилась идея, что переменчивость карликов может быть частично связана с глубоко лежащими силикатными и железными облаками, при этом верхние слои атмосферы карликов кажутся более активными, чем предсказывают глобальные климатические модели.

Ранее «Джеймс Уэбб» заметил нагрев стратосферы холодного коричневого карлика полярными сияниями.