این کوتوله قهوهای ممکن است بسیار شبیه مشتری باشد!!
کیفیت جرم همان چیزی است که سیارات را از کوتوله‌های قهوهای و از ستارگان جدا می‌کند. در اینجا یک مقایسه کلی از جرمهای هریک وجود دارد. تصویر از ناسا / Caltech/ R.Hurt (IPAC).
دانشمندان در حال مطالعه نزدیکترین کوتوله قهوهای شناخته شده – جسم بسیار سنگین‌تر از یک سیاره اما سبک‌تر از یک ستاره – دریافته‌اند که دارای باندهای ابری است که آنها را به یاد بزرگترین سیاره منظومه شمسی ما، مشتری می‌اندازد. همانطور که توسط Caltech گزارش شده ، پیش از این شواهدی برای باندهای ابری روی کوتوله‌های قهوهای دیده شده بود، این کشف اولین بار است که این ویژگی‌ها با استفاده از تکنیک مشاهده‌ای معروف به قطبش‌سنجی تایید می‌کند. محققان از این دستگاه NaCo در تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) در شیلی استفاده کردند تا این کشف را انجام دهند.
یافته‌های بررسی شده در ژورنال Astrophysical Journal در 5 می 2020 منتشر شد.
به اندازه‌گیری و تفسیر قطبش موج‌های عرضی، به ویژه موج‌های الکترومغناطیسی مانند رادیو و امواج نور قُطبش‌سَنجی گفته می‌شود. قطبش‌سنجی معمولاً بر روی موج‌های الکترومغناطیسی انجام می‌شود که از ماده‌ای گذر کرده، بازتابیده، شکانده یا پراشیده شده باشد تا از این طریق مشخصات آن شی تعیین گردد.
در فیزیک و اپتیک، به اندازه‌گیری چرخش صفحه قطبشِ موجِ تابشی، قطبش‌سنجی گفته می‌شود.
قطبش‌سنجی مانند عینک آفتابی‌ای است که از تابش نور خورشید جلوگیری می‌کند. ماکسول میلار بلانچر ، دانشمند Caltech و نویسنده اصلی این تحقیق جدید، در بیانیه‌ای گفت:
من اغلب ابزارهای قطبش‌سنجی را به عنوان عینک آفتابی یک ستاره‌شناس فرض می‌کنم. اما ما به جای تلاش برای خنثی کردن آن تابش خیره کننده، سعی در اندازه‌گیری آن داریم.
البته، ما واقعاً نمی‌دانیم کوتوله‌های قهوهای چطور به نظر می‌رسد. آنها بسیار دور هستند و ما هرگز یکی از آنها را از نزدیک ندیده‌ایم. اما در اینجا مفهوم هنری از کوتوله قهوهای به نام Luhman 16A به تصویر کشیده شده است که مبتنی بر شواهد اخیر باندهای مشابه مشتری در سطح آن است. تصویر از Caltech / R. Hurt (IPAC).
ستاره‌شناس دیمیتری ماوت، از کالتک، استفاده از قطبش‌سنجی را اینگونه توصیف کرد:
قطبش‌سنجی در نجوم توجه جدیدی را به سوی خود جلب می‌کند. قطبش‌سنجی یک هنر بسیار دشوار است، اما تکنیک‌های جدید و روشهای تجزیه و تحلیل داده‌های آن را دقیق‌تر و حساس‌تر از گذشته می‌سازد و مطالعات پیش‌بینی شده در مورد همه چیز را از ابرسیاهچاله‌های دوردست، ستاره‌های تازه متولد شده و در حال مرگ، کوتوله‌های قهوهای و سیارات فراخورشیدی امکان‌پذیر می‌سازند.همه روشهای رسیدن به اشیاء موجود در منظومه شمسی خودمان را فراهم می‌سازد.
کوتوله قهوهای Luhman 16A در واقع یکی از جفت کوتوله‌های قهوهای موجود در یک سیستم دوتایی، شبیه به سیستم ستاره‌های دوتایی است. این سیستم، نزدیکترین سیستم شناخته شدهاست که تنها 6.5 سال نوری از زمین فاصله دارد. هر کوتوله قهوهای در این سیستم از نظر اندازه به مشتری شباهت دارد اما 30 برابر پرجرمتر است. هر دو دارای دمای مشابه در حدود 1900 درجه فارنهایت (1000 درجه سانتیگراد) هستند.
دانشمندان پیش از این شواهدی برای ابرهای لکه‌دار روی دیگر کوتوله قهوهای این جفت، Luhman 16Bپیدا کرده بودند، اما باندی نداشتند. چگونه و چرا کوتوله قهوهای دیگر ممکن است متفاوت باشد، هنوز مشخص نیست. جولیان جیرارد نویسنده پژوهش از موسسه علوم تلسکوپ فضایی (STScI) در بالتیمور، مریلند، گفت:
مانند زمین و زهره، این اشیاء دوقلو با آب و هوای بسیار متفاوت هستند.
محققان قبل از اینكه این حقیقت را دریابند كه Luhman 16A واقعاً دارای اتمسفر باندی بوده، سایر فرضیات را رد كردند. تئودورا کارالییدی از دانشگاه مرکزی فلوریدا در اورلاندو فلوریدا گفت:
برای تعیین این امر از چراغی استفاده کردیم که در سر راه قرار دارد [از کوتوله قهوهای به زمین]. مشاهدات را در برابر مدل‌هایی با خواص مختلف مقایسه کردیم. ما دریافتیم که فقط مدل‌های اتمسفری با باند ابری می‌توانند با مشاهدات ما از Luhman 16A مطابقت داشته باشند.
تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا قبلاً در سه کوتوله قهوهای دیگر باند یافت. تفاوت بین تمام مشاهدات قبلی و جدید در این است که در قدیمی‌ها میزان روشنایی تغییر می‌کند اما نور قطبی نیست.
اما این بار، NaCo نور قطبی را از هر دو کوتوله‌های قهوهای لوهمان را مشاهده کرد. میلار بلانچر گفت:
قطبش‌سنجی، تنها تکنیکی است که در حال حاضر قادر به تشخیص باندهایی است که به مرور زمان درخشندگی ندارند. این امر کلیدی برای یافتن باند ابرها در Luhman 16A بود که به نظر نمی‌رسد در گروههای مختلف متفاوت باشند.
تصویر مشتری که توسط فضاپیمای جونو ناسا در تاریخ 1 آوریل 2018 مشاهده شده است. اگر ما می‌توانیم اینگونه لوهمان 16 را از نزدیک ببینیم، چقدر جزئیات بیشتری خواهیم دید؟ تصویر از NASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ MSSS/ Gerald Eichstäd/ Seán Doran © CC NC S.
قطبش‌سنجی، کوتوله‌های قهوهای را به خودی خود به تصویر نمی‌کشد، بلکه میزان نور قطبی شده‌ای را اندازه می‌گیرد که از آنها ساطع می‌شود. دانشمندان سپس از مدل‌سازی اتمسفری برای استنباط حضور باندهای ابری استفاده می‌کنند.
در حال حاضر، دانشمندان نمی‌دانند که چه تعداد باند در Luhman 16A وجود دارد، اما داده‌ها حداقل دو مورد را نشان می‌دهد.
در مورد کوتوله قهوهای همدم Luhman 16A یعنی Luhman 16B این مطالعه نشان می‌دهد که تکه‌های ابر شبیه طوفان‌های روی مشتری، احتمالاً بسیار فعال و طوفانی هستند. به گفته جیرارد:
ما فکر می‌کنیم این طوفان‌ها می‌توانند چیزهایی مانند سیلیکات یا آمونیاک را به شکل باران دربیاورند. در واقع هوا بسیار وحشتناک است.
کوتوله‌های قهوهای اشیاء مبهمی هستند. آنها اغلب به عنوان ستاره‌های شکست‌خورده شناخته می‌شوند زیرا آنها جرم کافی برای اشتعال و درخشش به صورت ستاره‌های تمام عیار ندارند. اما آنها همچنین از هر سیارات شناخته شده‌ای پرجرمتر هستند. آنها گاه به عنوان اشیاء ترکیبی، بین سیارات بزرگ و ستاره‌های کوچک خوانده می‌شوند.
کوتوله‌های قهوه ای تنها اشیایی نیستند که می‌توان با قطبش‌سنجی مورد مطالعه قرار داد. این تکنیک همچنین برای مشاهده سیارات فراخورشیدی – سیارات در مدار ستارگان دیگر – مخصوصاً سیارات داغ مانند مشتری‌های داغ مفید است. این کار ساده نیست، از آنجا که مدار مشتری‌های داغ بسیار نزدیک به ستاره‌های خود است، به همین ترتیب نسبتاً ضعیف هستند. سیارات دیگر حتی ضعیف‌تر هستند.
ماکسول میلار بلانچر در Caltech، نویسنده اصلی تحقیق جدید. تصویر از Caltech.
میلار بلانچر گفت:
قطبش‌سنجی هم در کوتوله‌های قهوه ای و هم سیارات فراخورشیدی، نسبت به خواص ابر بسیار حساس است. این اولین باری است که برای درک ویژگیهای ابر در خارج از منظومه شمسی از آن واقعاً بهره‌برداری می‌شود.
طبق گفته میلار بلانچر، قطبش‌سنجی به اندازه کافی حساس است که حتی ممکن است بتواند آب مایع سطحی را بر روی سیارات فراخورشیدیتشخیص دهد. حالا این امر هیجان‌انگیز خواهد بود!
تلسکوپ آینده فضایی جیمز وب ناسا (JWST) و تلسکوپ بررسی مادون قرمز Wide Field (WFIRST) همچنین قادر خواهند بود کوتوله‌های قهوهای مانند Luhman 16A را مشاهده کنند و به دنبال علائم ابری باشند. WFIRST به یک ابزار دقیق قطبش‌سنجی مجهز خواهد بود و حتی ممکن است بتواند سیارات فراخورشیدی غول‌پیکر را در نور منعکس شده و همچنین شواهدی از ابرهای موجود در اتمسفرشان را تشخیص دهد. با وجود مأموریت‌هایی از این دست در آینده نزدیک، دانشمندان می‌توانند اطلاعات بیشتری در مورد کوتوله‌های قهوهای و اتمسفرهای مختلف آنها کسب کنند.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
This brown dwarf might look a lot like Jupiter
Posted by Paul Scott Anderson in SPACE | May 13, 2020