Благодарение на изображения от космическия телескоп „Джеймс Уеб“ международен научен екип с участието на Станимир Мечев от Western University открива нови обяснения за това как някои кафяви джуджета - напук на досегашните представи - образуват гигантски прахови бури. Въпреки че тези бури може да наподобяват емблематичното Голямо червено петно на Юпитер, новото изследване, ръководено от Shanghai Jiao Tong University, показва, че механизмите зад тях са напълно различни.

Резултатите са публикувани в списание Science Advances.

Какво представляват кафявите джуджета и „супер-Юпитерите“?

Кафявите джуджета са небесни обекти с маса по-голяма от тази на гигантските планети, но по-малка от тази на малките звезди. Те не могат да поддържат водороден синтез в ядрата си и след формирането си постепенно изстиват. След милиарди години достигат температури, близки до тези на гигантските планети.

Някои кафяви джуджета са десет пъти по-масивни от Юпитер, поради което често се наричат „супер-Юпитери“. Заради приликите си с гигантските планети и силната им атмосферна активност те са отлични модели за изучаване на атмосферата на екзопланети — планети, които обикалят други звезди.

„Астрономите дълго време смятаха, че кафявите джуджета се държат като Юпитер – със силни източно-западни ветрови ленти и стабилни бури,“ казва Мечев, професор по физика и астрономия. „Нашето изследване поставя това под съмнение. Моделирайки промените в яркостта на един супер-Юпитер, показваме, че атмосферата му може да циркулира по напълно различен начин.“

Новите резултати надграждат предишни изследвания на кафяви джуджета

През последното десетилетие екипът на Мечев установява, че бурите в атмосферите на кафявите джуджета са често срещани, както и че топлите кафяви джуджета – включително VHS 1256B – съдържат обилни прахови („пясъчни“) облаци. Предишно изследване на същите учени, базирано на наблюдения от „Джеймс Уеб“, директно засича праха в облаците на този супер-Юпитер.

Това изследване установява, че VHS 1256B показва изключително голяма амплитуда на вариация в яркостта, което означава значително увеличаване и намаляване на светимостта с времето — признак за драматични атмосферни процеси като гигантски прахови бури.

Въз основа на тези данни Тан, Мечев и техните колеги симулират атмосферата на VHS 1256B така, че да съответства на наблюдаваната яркост, и сравняват модела с реалните данни от Webb. Симулираният модел показва, че променливостта на VHS 1256B се поражда не както при Юпитер, а от масивни екваториални вълни.

Атмосферните вълни като двигател на праховите бури

Тези вълни възникват заради температурен дисбаланс: облаците около екватора нагряват атмосферата и създават мощни източно-западни движещи се прахови бури. Това явление, известно като „облачноредиативна обратна връзка“ (cloud-radiative feedback), обяснява както големите промени в яркостта на VHS 1256B, така и бавните, дългосрочни измествания в светлинната му крива.

„Този механизъм беше предложен теоретично, но за да бъде признат, трябва да издържи теста на наблюденията — което често е по-трудно от самото създаване на теорията,“ казва Тан. „Сравнението с наблюденията на VHS 1256B ни даде тази възможност и потвърди, че механизмът е реалистичен. Въпреки това не можем напълно да изключим други възможни процеси.“

Защо супер-Юпитерите са толкова различни от Юпитер?

Изследването показва, че супер-Юпитерите като VHS 1256B се държат различно от Юпитер, защото:

  • атмосферата им е значително по-гореща,

  • реагира много по-бързо на радиация,

  • това води до формирането на големи екваториални вълни,

  • предотвратява възникването на многобройни зонални ленти, типични за Юпитер.

Юпитер, със своята по-хладна атмосфера, изгражда своите ленти чрез по-бавни и турбулентни процеси.

„Механизмите на циркулация в атмосферата на гигантските планети отдавна са важен, но труден въпрос в планетарната наука,“ казва Си Джан, професор в UC Santa Cruz и ключов сътрудник в изследването. „Тези нови динамични процеси при супер-Юпитерите ни дават уникална перспектива за по-доброто разбиране на този проблем.“

Източник: Phys.org