Maunakea, Hawaï — Jupiter est peut-être la planète brute de notre système solaire parce que c’est la planète la in addition enormous, mais c’est en fait un avorton comparé à la plupart des planètes géantes trouvées autour d’autres étoiles.



Ces mondes extraterrestres, appelés super-Jupiters, pèsent jusqu’à 13 fois la masse de Jupiter. Les astronomes ont analysé la composition de certains de ces monstres, mais il a été difficile d’étudier leurs atmosphères en détail automobile ces géantes gazeuses se perdent dans l’éclat de leurs étoiles mères.

Les chercheurs ont cependant un substitut : les atmosphères des naines brunes, des étoiles dites ratées qui ont jusqu’à 80 fois la masse de Jupiter. Ces objets lourds se forment à partir d’un nuage de gaz qui s’effondre, comme le font les étoiles, mais n’ont pas la masse nécessaire pour devenir suffisamment chauds pour maintenir la fusion nucléaire dans leur noyau, qui alimente les étoiles.



Au lieu de cela, les naines brunes partagent une parenté avec les tremendous-Jupiters. Les deux forms d’objets ont des températures similaires et sont extrêmement massifs. Ils ont aussi des atmosphères complexes et variées. La seule différence, pensent les astronomes, est leur pedigree. Les tremendous-Jupiters se forment autour des étoiles les naines brunes se forment souvent de manière isolée.

Une équipe d’astronomes, dirigée par Elena Manjavacas du Room Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland, a testé une nouvelle façon de scruter les couches nuageuses de ces objets nomades. Les chercheurs ont utilisé un instrument de l’observatoire W. M. Keck à Maunakea à Hawaï pour étudier dans le proche infrarouge les variants de couleurs et de luminosité de la framework nuageuse en couches dans la naine brune flottante à proximité connue sous le nom de 2MASS J22081363 + 2921215.

L’instrument de l’observatoire Keck, appelé spectrographe multi-objets pour l’exploration infrarouge (MOSFIRE), a également analysé les empreintes spectrales de divers éléments chimiques contenus dans les nuages ​​et leur évolution dans le temps. C’est la première fois que des astronomes utilisent MOSFIRE dans ce variety d’étude.

Ces mesures ont offert à Manjavacas une vue holistique des nuages ​​​​atmosphériques de la naine brune, fournissant in addition de détails que les observations précédentes de cet objet. Initiée par les observations de Hubble, cette strategy est difficile à mettre en œuvre pour les télescopes au sol en raison de la contamination de l’atmosphère terrestre, qui absorbe certaines longueurs d’onde infrarouges. Ce taux d’absorption alter en fonction des ailments météorologiques.

« La seule façon de le faire depuis le sol est d’utiliser l’instrument MOSFIRE haute résolution de Keck, auto il nous permet d’observer plusieurs étoiles simultanément avec notre naine brune », a déclaré Manjavacas, ancien astronome à l’observatoire de Keck et auteur principal de la étudier. « Cela nous permet de corriger la contamination introduite par l’atmosphère terrestre et de mesurer le vrai signal de la naine brune avec une bonne précision. Ainsi, ces observations sont une preuve de strategy que MOSFIRE peut faire ce style d’études sur les atmosphères naines brunes. »

Elle a décidé d’étudier cette naine brune en particulier car elle est très jeune et donc extrêmement lumineuse. Il n’a pas encore refroidi. Sa masse et sa température sont similaires à celles de l’exoplanète géante voisine Beta Pictoris b.

« Nous n’avons pas encore la capacité avec la technologie actuelle d’analyser en détail l’atmosphère de Beta Pictoris b », a déclaré Manjavacas. « Donc, nous utilisons notre étude de l’atmosphère de cette naine brune comme proxy pour avoir une idée de ce à quoi pourraient ressembler les nuages ​​de l’exoplanète à différentes hauteurs de son atmosphère. »

La naine brune et Beta Pictoris b sont toutes deux jeunes, elles émettent donc fortement de la chaleur dans le proche infrarouge. Ils sont tous deux membres d’un groupe d’étoiles et d’objets sous-stellaires appelé le groupe cell Beta Pictoris, qui partage la même origine et un mouvement commun dans l’espace. Le groupe, qui a approximativement 33 millions d’années, est le groupe de jeunes étoiles le in addition proche de la Terre. Il est situé à environ 115 années-lumière.

Bien qu’elles soient furthermore froides que les étoiles de bonne foi, les naines brunes sont toujours extrêmement chaudes. La naine brune dans l’étude de Manjavacas mesure 2 780 degrés Fahrenheit (1 527 degrés Celsius).

L’objet géant est approximativement 12 fois plus lourd que Jupiter. En tant que jeune corps, il tourne incroyablement vite, effectuant une rotation toutes les 3,5 heures, par rapport à la période de rotation de 10 heures de Jupiter. Ainsi, les nuages ​​tourbillonnent autour de la planète, créant une atmosphère dynamique et turbulente.

L’instrument MOSFIRE de l’observatoire Keck a regardé la naine brune pendant 2,5 heures, observant comment la lumière filtrant à travers l’atmosphère provenant de l’intérieur chaud de la naine s’éclaircit et s’assombrit avec le temps. Les points lumineux qui sont apparus sur l’objet en rotation indiquent des régions où les chercheurs peuvent voir as well as profondément dans l’atmosphère, où il fait plus chaud. Les longueurs d’onde infrarouges permettent aux astronomes de scruter furthermore profondément dans l’atmosphère. Les observations suggèrent que la naine brune a une atmosphère marbrée avec des nuages ​​épars. Si elle est vue de près, la planète pourrait ressembler à une citrouille d’Halloween sculptée, avec de la lumière s’échappant de l’intérieur chaud.

Son spectre révèle des nuages ​​de grains de sable chaud et d’autres éléments exotiques. L’iodure de potassium trace la haute atmosphère de l’objet, qui comprend également des nuages ​​de silicate de magnésium. En descendant dans l’atmosphère se trouve une couche de nuages ​​d’iodure de sodium et de silicate de magnésium. La couche finale est constituée de nuages ​​d’oxyde d’aluminium. La profondeur totale de l’atmosphère est de 446 miles (718 kilomètres). Les éléments détectés représentent une partie typique de la composition des atmosphères naines brunes, a déclaré Manjavacas.

Elle et son équipe ont utilisé des modèles informatiques d’atmosphères de naines brunes pour déterminer l’emplacement des composés chimiques dans chaque couche nuageuse.

L’étude sera publiée dans The Astronomical Journal.

Le prepare de Manjavacas est d’utiliser le MOSFIRE de l’observatoire de Keck pour étudier d’autres atmosphères de naines brunes et les comparer à celles des géantes gazeuses. Les futurs télescopes tels que le télescope spatial James Webb de la NASA, un observatoire infrarouge dont le lancement est prévu in addition tard cette année, fourniront encore additionally d’informations sur l’atmosphère d’une naine brune.

« JWST nous donnera la structure de l’atmosphère entière, offrant moreover de couverture que tout autre télescope », a déclaré Manjavacas.

Elle espère que MOSFIRE pourra être utilisé en tandem avec JWST pour échantillonner une significant gamme de naines brunes et acquérir une meilleure compréhension des naines brunes et des planètes géantes.

« Les exoplanètes sont tellement furthermore diversifiées que ce que nous voyons localement dans le système solaire », a déclaré John O’Meara, scientifique en chef de l’observatoire de Keck. « C’est un travail comme celui-ci, et des travaux futurs avec Keck et JWST, qui nous donneront une image plus complète de la diversité des planètes en orbite autour d’autres étoiles. »