Naučnici otkrivaju kako da dešifruju vremenske prilike na dalekim svetovima

Na Koledžu Triniti u Dablinu razvili su moćan način za odgonetanje promenljivih vremenskih obrazaca na dalekim svetovima. Koristeći ovaj pristup, otkrili su da su vremenske prilike na dobro proučenom smeđem patuljku SIMP 0136 — ranije povezanom sa fenomenima sličnim polarnoj svetlosti — u velikoj meri oblikovala samo dva dominantna procesa: promene temperature i vertikalna struktura oblaka.

Koristeći opservacije svemirskog teleskopa „Džejms Veb“, istraživači su primenili statističku tehniku zvanu Analiza glavnih komponenti (PCA) da bi pratili kako se svetlost objekta menja dok on rotira. PCA pojednostavljuje složene podatke identifikujući glavne obrasce koji se zajedno menjaju u opservacijama.

Preporučujemo

Ova studija povezuje te dominantne obrasce sa vremenskim promenama u atmosferi smeđeg patuljka, što je omogućilo njihovo razlikovanje od manjih fluktuacija i nasumičnog „šuma“ u podacima.

Umesto oslanjanja na složene pretpostavke o atmosferi, metoda je omogućila identifikaciju ključnih fizičkih procesa direktno iz podataka, a podaci su pokazali male promene u sjaju ovog objekta planetarne mase dok on rotira, zahvaljujući izuzetnoj osetljivosti „Vebovih“ instrumenata.

Ključni uvidi

Velika većina atmosferske varijabilnosti mogla bi se objasniti sa samo dve dominantne komponente, u skladu sa promenama temperature i vertikalnom strukturom oblaka.

Ovaj uvid otkriva atmosferu čije se osmotrene promene mogu objasniti putem tri ponavljajuća vremenska stanja koja rotiraju u vidokrug i van njega, proizvodeći mešavinu toplijih regiona sa tanjim oblacima, pored hladnijih oblasti sa debljim, vertikalno izduženim oblacima.

Novo istraživanje sugeriše da se, uprkos vidnoj složenosti, atmosfera SIMP 0136 ponaša na izuzetno organizovan način, a ne tako što se nasumično preuređuje.

Smeđi patuljak je svet veći i topliji od gasovitog džina, ali nedovoljno masivan da bi sijao kao zvezda. Njegovom atmosferom dominiraju ogromni, brzo promenljivi sistemi oblaka. U tom smislu, manje liči na Zemlju, a više na ekstremnu verziju Jupitera, sa vremenskim obrascima velikim kao planeta, koji neprestano preoblikuju ono što astronomi vide.

„Takođe smo otkrili da ovi pokretači vremenskih obrazaca na SIMP 0136 opstaju tokom vremena, čak i dok detaljan izgled atmosfere evoluira tokom više od deset rotacija“, kažu autori studije.

SIMP 0136 je jedan od smeđih patuljaka lakših za prikupljanje visokokvalitetnih podataka. Ovi podaci su ranije proučavani, što je omogućilo da se neki od rezultata dobijenih novom tehnikom uporede sa onim što se već zna o ovom objektu. Nova tehnika pomaže i da bolje razumemo šta pokreće vremenske prilike na ovom dalekom svetu i kako vremenski obrasci uzajamno reaguju i koegzistiraju. Možda još važnije, pokazuje kako se ovaj pristup može dalje usavršavati i primeniti na druge, manje poznate smeđe patuljke u različitim delovima svemira.

Svetlost putuje brzinom od oko 300.000 km/s, ali su bile potrebne dve decenije da stigne do nas – smeđi patuljak SIMP 0136 je od Zemlje udaljen 20 svetlosnih godina. Kad uzmete u obzir da je svetlosti potrebno malo više od sekunde da stigne do Meseca nakon što napusti Zemlju, to daje predstavu o kojoj daljini je reč i koliko je izuzetan astrofizički napredak.

„Zadivljujuće je što smo uspeli da razaznamo vremenske obrasce na nekom dalekom svetu i mapiramo njihove interakcije iz našeg kutka univerzuma, kad je sve što vidimo direktno od tih objekata samo jedan piksel preko svetlosnog spektra“, kažu istraživači.

Potencijalni uticaj ovog istraživanja

Razumevanje vremenskih prilika na objektima kao što je SIMP 0136 je značajno jer smeđi patuljci predstavljaju specifičnu laboratoriju za proučavanje fizike atmosfera džinovskih egzoplaneta. Za razliku od većine egzoplaneta, oni se mogu osmatrati direktno, što astronomima omogućava da testiraju ideje o formiranju oblaka, atmosferskoj cirkulaciji i transportu toplote pod ekstremnim uslovima.

„Naši nalazi će transformisati način na koji astronomi analiziraju buduće ‘Vebove’ opservacije. Pošto naš pristup brzo identifikuje dominantne komponente atmosfere, on nudi efikasan prvi korak pre nego što započnemo kompjuterski intenzivno modeliranje“, kažu naučnici.

Primena ove tehnike na širok spektar smeđih patuljaka i džinovskih egzoplaneta pomoći će u boljem razumevanju raznolikih klimatskih sistema koji oblikuju svetove daleko izvan našeg solarnog sistema.

Još šire gledano, jedan od razloga zašto postoji interes za bolje razumevanje vremenskih obrazaca na udaljenim planetama je taj što nam to mnogo govori o atmosferama i hemijskom sastavu tih planeta, što je važan korak ka identifikaciji vrsta svetova gde bi život mogao da postoji.

(Telegraf Nauka/Trinity College Dublin)