Юпітер - це наймасивніша планета, але насправді він набагато менше порівняно з багатьма планетами-гігантами, розташованими навколо інших зірок.
Ці інопланетні світи, які називають суперюпітерами, важать у 13 разів більше за Юпітера. Астрономи проаналізували склад деяких з цих планет, але було важко детально вивчити їх атмосферу, тому що ці газові гіганти губляться в сяйві своїх батьківських зірок.
Однак у дослідників є заміна: атмосфери коричневих карликів, так званих зірок, що не відбулися, маса яких до 80 разів перевищує масу Юпітера. Ці масивні об'єкти утворюються з колапсуючої хмари газу, як і зірки, але їм не вистачає маси, щоб стати досить гарячими і підтримувати ядерний синтез в їх ядрах, який приводить в дію зірки.
При цьому коричневі карлики мають спорідненість із суперюпітерами. Обидва типи об'єктів мають однакову температуру і надзвичайно масивні. У них також складна, різноманітна атмосфера. Єдина різниця, як думають астрономи, - це їх походження. Суперюпітери утворюються навколо зірок; коричневі карлики часто утворюються ізольовано.
Тепер група астрономів перевірила новий спосіб вдивлятися крізь хмарні шари цих об'єктів. Дослідники використовували інструмент в обсерваторії Кека на Гаваях, щоб вивчити в ближньому інфрачервоному світлі кольори і варіації яскравості структури прошаркових хмар в сусідньому вільно плаваючому коричневому карлику, відомому як 2MASS J22081363 + 2921215.
Інструмент обсерваторії Кека, званий багатооб'єктним спектрографом для інфрачервоних досліджень (MOSFIRE), також проаналізував спектральні відбитки різних хімічних елементів, що містяться в хмарах, і те, як вони змінюються з часом. Це було вперше, коли астрономи використовували MOSFIRE в дослідженнях такого типу.
Астрономи вирішили вивчити саме цей коричневий карлик, тому що він дуже молодий і тому дуже яскравий. Його маса і температура аналогічні таким у прилеглої гігантської екзопланети Beta Pictoris b, виявленої в 2008 році на зображеннях у ближньому інфрачервоному діапазоні, зроблених Дуже Великим телескопом Європейської південної обсерваторії в Чилі.
«При наявності сучасних технологій у нас поки немає можливості детально проаналізувати атмосферу Beta Pictoris b», - кажуть вчені. «Отже, ми використовуємо наше дослідження атмосфери цього коричневого карлика для того, щоб отримати уявлення про те, як можуть виглядати хмари екзопланети на різній висоті в її атмосфері».
І коричневий карлик, і Beta Pictoris b молоді, тому вони сильно випромінюють тепло в ближньому інфрачервоному діапазоні. Вони обидва є членами групи зірок і субзоряних об'єктів, званої рухомою групою Beta Pictoris, яка має одне і те ж походження і загальний рух у просторі. Група, вік якої становить близько 33 мільйонів років, є найближчою до Землі групою молодих зірок. Вона знаходиться приблизно в 115 світлових роках від нас.
Хоча вони холодніші від справжніх зірок, коричневі карлики, як і раніше, дуже гарячі. Коричневий карлик у дослідженні вчених має температуру в 1527 градусів за Цельсієм.
Гігантський об'єкт приблизно в 12 разів важчий за Юпітера. Будучи молодим космічним тілом, він обертається неймовірно швидко, здійснюючи обіг кожні 3,5 години, порівняно з 10-годинним періодом обертання Юпітера. Отже, хмари кружляють по планеті, створюючи динамічну турбулентну атмосферу.
Прилад MOSFIRE обсерваторії Кека спостерігав за коричневим карликом протягом 2,5 годин, вивчаючи, як світло, що проникає через атмосферу з гарячих внутрішніх шарів карлика, з часом стає яскравішим або темнішим.
Яскраві плями, що з'явилися на обертовому об'єкті, вказують на області, де дослідники можуть бачити глибше атмосферу, де вона більш гаряча. Інфрачервоні хвилі дозволяють астрономам глибше заглядати в атмосферу. Спостереження показують, що у коричневого карлика строката атмосфера з розсіяними хмарами. Якщо дивитися на неї великим планом, планета може нагадувати вирізаний гарбуз на Хелловін, зі світлом, що виходить зі спекотного внутрішнього простору.
У його спектрі видно хмари з гарячих піщинок та інших екзотичних елементів. Іодид калію відслідковується у верхніх шарах атмосфери об'єкта. В атмосфері рухається шар хмар з йодиду натрію і силікату магнію. Останній шар складається з хмар оксиду алюмінію. Загальна глибина атмосфери становить близько 718 кілометрів. Виявлені елементи являють собою типову частину складу атмосфер коричневих карликів, кажуть вчені.
Дослідження буде опубліковано в The Astronomical Journal.
