Braune Zwerge - diese Objekte, die nicht ganz ein Planet und nicht ganz ein Stern sind - sind faszinierende Kuriositäten, deren Masse zu gering ist, um Wasserstoff zu verbrennen, die aber massiver sind als Planeten. Sie senden nur eine schwache Menge Licht aus, daher sind sie schwer zu erkennen, sodass Wissenschaftler sich nicht sicher sind, wie viele von ihnen sich in unserer Galaxie befinden könnten.
Aber Astronomen haben einen bestimmten Braunen Zwerg namens WISE 0855 im Auge behalten. Nur 7,2 Lichtjahre von der Erde entfernt ist es das kälteste bekannte Objekt außerhalb unseres Sonnensystems und bei infraroten Wellenlängen kaum sichtbar. Mit einigen schlauen spektroskopischen Beobachtungstechniken haben Astronomen nun festgestellt, dass dieses Objekt einige aufregende Eigenschaften aufweist: Seine Atmosphäre ist voller Wasserdampfwolken. Dies ist das erste Mal, dass Wasserwolken außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt wurden.
"Es ist fünfmal schwächer als jedes andere Objekt, das mit bodengestützter Spektroskopie bei dieser Wellenlänge nachgewiesen wurde", sagte Andrew Skemer, Assistenzprofessor für Astronomie und Astrophysik an der UC Santa Cruz und Erstautor eines in Astrophysical Journal Letters veröffentlichten Artikels über WISE 0855 ( Papier ist auf arXiv hier verfügbar). "Jetzt, da wir ein Spektrum haben, können wir wirklich darüber nachdenken, was in diesem Objekt vor sich geht. Unser Spektrum zeigt, dass WISE 0855 von Wasserdampf und Wolken dominiert wird, mit einem Gesamterscheinungsbild, das Jupiter auffallend ähnlich ist. “
Der vollständige Name dieses Braunen Zwergs lautet WISE J085510.83-071442.5, aber wir sind unter Freunden, also kurz W0855. Es hat ungefähr die fünffache Masse an Jupiter und ist der kälteste Braune Zwerg, der jemals entdeckt wurde, mit einer Durchschnittstemperatur von ungefähr 250 Grad Kelvin oder minus 10 Grad F, minus 20 ° C. Das macht es fast so kalt wie Jupiter, der 130 ist Grad Kelvin.
"WISE 0855 ist unsere erste Gelegenheit, ein extrasolares Planetenmassenobjekt zu untersuchen, das fast so kalt ist wie unsere eigenen Gasriesen", sagte Skemer.
Skemer und sein Team verwendeten das Gemini-North-Teleskop in Hawaii und den Gemini-Nahinfrarot-Spektrographen, um WISE 0855 über 13 Nächte insgesamt etwa 14 Stunden lang zu beobachten. Skemer war Teil eines Teams, das dieses Objekt im Jahr 2014 untersuchte und anhand sehr begrenzter photometrischer Daten vorläufige Hinweise auf Wasserwolken fand. Skemer sagte, dass das Erhalten eines Spektrums (das das Licht von einem Objekt in seine Komponentenwellenlängen trennt) der einzige Weg sei, die molekulare Zusammensetzung dieses Objekts zu erfassen.
Ein Video über die Entdeckung und Studie von WISE 0855 im Jahr 2014:
WISE 0855 ist für die konventionelle Spektroskopie bei optischen Wellenlängen oder Wellenlängen im nahen Infrarot zu schwach, aber das Team nahm eine Herausforderung an und untersuchte die thermischen Emissionen des Objekts bei Wellenlängen in einem engen Fenster um 5 Mikrometer.
"Ich denke, jeder im Forschungsteam glaubte wirklich, dass wir davon träumten, wir könnten ein Spektrum dieses Braunen Zwergs erhalten, weil sein thermisches Leuchten so schwach ist", sagte Skemer. WISE 0855 ist so cool und schwach, dass viele Astronomen dachten, es würde Jahre dauern, bis ein Spektrum erhalten werden könnte. "Ich dachte, wir müssten warten, bis das James Webb-Weltraumteleskop in Betrieb ist", sagte Skemer.
Diese spektroskopische Ansicht gab einen Einblick in die Umgebung der Atmosphäre von WISE 0855. Mit den vorliegenden Daten entwickelten die Forscher dann atmosphärische Modelle der Gleichgewichtschemie für einen Braunen Zwerg bei 250 Grad Kelvin und berechneten die resultierenden Spektren unter verschiedenen Annahmen, einschließlich wolkiger und wolkenfreier Modelle. Die Modelle sagten ein Spektrum voraus, das von Merkmalen dominiert wird, die aus Wasserdampf resultieren, und das wolkige Modell ergab die beste Anpassung an die Merkmale im Spektrum von WISE 0855.
Während die Spektren dieses Objekts Jupiter auffallend ähnlich sind, scheint WISE 0855 eine weniger turbulente Atmosphäre zu haben.
"Das Spektrum ermöglicht es uns, dynamische und chemische Eigenschaften zu untersuchen, die seit langem in Jupiters Atmosphäre untersucht wurden, diesmal jedoch in einer extrasolaren Welt", sagte Skemer.
Die Wissenschaftler sagen, dass WISE 0855 Jupiter ähnlicher ist als jeder bisher entdeckte Exoplanet, was besonders faszinierend ist, da die Juno-Mission gerade ihre Erforschung der riesigen Welt begonnen hat. Jupiter hat zusammen mit den anderen Gasplaneten in unserem Sonnensystem alle Wolken und Stürme, obwohl Jupiters Wolken hauptsächlich aus Ammoniak bestehen, wobei Wolken auf niedrigerer Ebene möglicherweise Wasser enthalten. Eines der Ziele von Juno ist es, den globalen Wasserreichtum bei Jupiter zu bestimmen.
Quellen: UC Santa Cruz, Gemini
