Οι αστρονόμοι μετρούν την ταχύτητα του ανέμου σε έναν καφέ νάνο για πρώτη φορά. Spoiler: Insanely Fast
Κατά κάποιο τρόπο, οι καφέ νάνοι είναι οι αστρικές περίεργες μπάλες της φύσης. Πολλά αστέρια παρουσιάζουν περίεργη συμπεριφορά σε διαφορετικές χρονικές στιγμές της εξέλιξής τους. Αλλά οι καφέ νάνοι δεν είναι καν σίγουροι ότι είναι αστέρια.
Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι οι αστρονόμοι δεν θέλουν να τους μελετήσουν και να τους κατανοήσουν.
Οι καφέ νάνοι καταλαμβάνουν μια θέση στο Σύμπαν. Είναι πιο μαζικοί από τους μεγαλύτερους γίγαντες αερίου, (που οι ίδιοι αναφέρονται μερικές φορές ως «αποτυχημένα αστέρια» επειδή δεν απέκτησαν ποτέ αρκετή μάζα για να πυροδοτήσουν τη σύντηξη.) Αλλά οι καφέ νάνοι είναι επίσης μικρότεροι από τα αστέρια με τη μικρότερη μάζα.
Έτσι κάθονται σε αυτό το χαρούμενο —ή δυστυχισμένο— μέρος. Σε αντίθεση με τους αστρικούς ομολόγους τους στο κύρια ακολουθία , οι καφέ νάνοι δεν είναι αρκετά μεγάλοι για να συντήξουν υδρογόνο ή ακόμα και ήλιο. Αλλά μπορεί να συντήξουν δευτέριο, ακόμα και λίθιο. Έρευνα από το 2017 δείχνει ότι είναι άφθονοι και μπορεί να υπάρχουν τόσοι καφέ νάνοι όσοι άλλοι αστέρες. Έτσι οι αστρονόμοι τα μελετούν και θέλουν να αποκαλύψουν τα μυστικά τους.
Μια σύγκριση μεγέθους μεταξύ του Ήλιου, ενός αστέρα χαμηλής μάζας, ενός καφέ νάνου, του Δία και της Γης. Πίστωση εικόνας: NASA
Πρόσφατα, μια διεθνής ομάδα ερευνητών ξεκίνησε να μελετήσει τον καφέ νάνο 2MASS J1047+21 . Απέχει 33 έτη φωτός από τη Γη, καθιστώντας την έναν από τους πιο κοντινούς καφέ νάνους. Η ομάδα ήθελε να μετρήσει την ταχύτητα του ανέμου του νάνου και για να το κάνει αυτό, επινόησε μια νέα τεχνική.
«Για πρώτη φορά, μετρήσαμε την ταχύτητα των ανέμων ενός καφέ νάνου—πολύ μεγάλος για να είναι πλανήτης, πολύ μικρός για να είναι αστέρι».
Peter K.G. Williams, Κέντρο Αστροφυσικής και Αμερικανική Αστρονομική Εταιρεία
Στις 9 Απριλίου, η ομάδα, η οποία περιλάμβανε επιστήμονες στο Κέντρο Αστροφυσικής στο Χάρβαρντ και το Smithsonian, ανακοίνωσε την πρώτη μέτρηση της ταχύτητας του ανέμου για ένα σώμα εκτός του Ηλιακού μας Συστήματος. Έγραψαν την ταχύτητα του ανέμου στο 2MASS J1047+21 στα 650 μέτρα ανά δευτερόλεπτο ή 1.450 μίλια την ώρα. Για σύγκριση, ένας τυφώνας κατηγορίας 5 έχει ταχύτητες ανέμου 252 kmh (157 mph) ή υψηλότερες.
«Για πρώτη φορά, μετρήσαμε την ταχύτητα των ανέμων ενός καφέ νάνου - πολύ μεγάλος για να είναι πλανήτης, πολύ μικρός για να είναι αστέρι», είπε ο Peter K.G. Williams, Innovation Scientist για την CfA και την Αμερικανική Αστρονομική Εταιρεία, στο α δελτίο τύπου . Ο Williams ηγήθηκε των παρατηρήσεων που επέτρεψαν στην ομάδα να μετρήσει την ταχύτητα του ανέμου.
Και σύμφωνα με τον Williams, αυτή η επιτυχημένη δοκιμή ενός νέου τρόπου μέτρησης της ταχύτητας του ανέμου θα οδηγήσει σε καλύτερα αποτελέσματα στο μέλλον. «Τα αποτελέσματα αποκλείουν μερικά ασυνήθιστα μοντέλα και αποδεικνύουν ότι αυτή η νέα τεχνική λειτουργεί και μπορεί να εφαρμοστεί σε περισσότερα αντικείμενα», είπε ο Williams.
Η τεχνική χρησιμοποιεί την παρατήρηση ραδιοκυμάτων σε συνδυασμό με υπέρυθρες εκπομπές. Επιτρέπει στους αστρονόμους να μελετούν τις ταχύτητες του ανέμου σε σώματα τόσο μακριά που οι κινήσεις των νεφών στις ατμόσφαιρες δεν είναι διακριτές.
Ο Williams λέει ότι παρόλο που οι καφέ νάνοι καλύπτονται στην πραγματικότητα από σύννεφα, δεν υπάρχει περίπτωση να τους παρατηρήσουμε για να βρούμε την ταχύτητα του ανέμου. «Αν και οι καφέ νάνοι καλύπτονται πλήρως από σύννεφα, είναι πολύ μακριά για να μπορούμε να διακρίνουμε μεμονωμένα σύννεφα όπως κάνουμε σε πλανήτες εντός του ηλιακού μας συστήματος, αλλά μπορούμε ακόμα να μετρήσουμε πόσο χρόνο χρειάζεται για μια ομάδα νεφών να το κάνει ένας γύρος γύρω από την ατμόσφαιρα? Καθώς τα σύννεφα μπαίνουν και βγαίνουν από τα μάτια τους αλλάζουν τη φωτεινότητα του πλανήτη», είπε ο Williams. 'Αυτός ο χρόνος γύρου εξαρτάται από δύο πράγματα: πόσο γρήγορα περιστρέφεται ο ίδιος ο καφέ νάνος και πόσο γρήγορα φυσάει ο άνεμος πάνω από αυτό.'
Εκεί βρίσκεται το κλειδί: η ταχύτητα περιστροφής του ίδιου του νάνου και η ταχύτητα περιστροφής των νεφών του.
Η ομάδα των ερευνητών κατάφερε να βρει την ταχύτητα της ατμοσφαιρικής περιστροφής χρησιμοποιώντας υπέρυθρες παρατηρήσεις. Αυτή η εικόνα είναι η σύλληψη ενός καλλιτέχνη για την ατμοσφαιρική περιστροφή του καφέ νάνου 2MASS J1047+21, η οποία μετρήθηκε στις 1.741 ώρες.
Πίστωση: NRAO
Οι υπέρυθρες εκπομπές λένε στους επιστήμονες την ταχύτητα περιστροφής των νεφών. Στη συνέχεια, τα ραδιοκύματα τους λένε την ταχύτητα του ίδιου του καφέ νάνου, μέσα στην ατμόσφαιρα.
«Αποδεικνύεται ότι σε ορισμένους καφέ νάνους είναι δυνατό να μετρηθεί αυτός ο ρυθμός περιστροφής ανιχνεύοντας ραδιοκύματα», είπε ο Williams. «Παρατηρήσαμε έναν παλμό ραδιοκυμάτων κάθε φορά που ο καφέ νάνος περιστρεφόταν. Αυτό οφείλεται στο ότι τα ραδιοκύματα προέρχονται από σωματίδια υψηλής ενέργειας παγιδευμένα στο μαγνητικό του πεδίο και το μαγνητικό του πεδίο είναι ριζωμένο βαθιά στο εσωτερικό του -όπως ακριβώς και η Γη- όπου δεν υπάρχει άνεμος για να αλλάξει τη μέτρηση».
Η σύλληψη του καλλιτέχνη για την εσωτερική περίοδο περιστροφής του καφέ νάνου 2MASS J1047+21, η οποία μετρήθηκε στις 1.758 ώρες.
Πίστωση: NRAO
Μόλις οι επιστήμονες εντόπισαν την ταχύτητα περιστροφής των νεφών και μετά την ταχύτητα περιστροφής του καφέ νάνου, τα υπόλοιπα ήταν μαθηματικά.
«Λαμβάνοντας τη διαφορά μεταξύ του χρόνου γύρου του νέφους και του χρόνου ραδιοπαλμού, μπορέσαμε να προσδιορίσουμε την ταχύτητα του ανέμου», εξήγησε ο Williams.
Η σύλληψη του καλλιτέχνη, της ατμοσφαιρικής και της εσωτερικής περιόδου περιστροφής και η ταχύτητα του ανέμου στον καφέ νάνο 2MASS J1047+21 δίπλα στον Δία για σύγκριση μεγεθών.
Πίστωση: NRAO
Μέχρι τώρα, υπήρχαν πολλές θεωρίες για ατμόσφαιρες καφέ νάνων, και αυτή η εργασία θα εξαλείψει μερικές από αυτές. Σύμφωνα με τον Williams, αυτή η μελέτη θα παράσχει επίσης σημαντικούς περιορισμούς σε τυχόν μελλοντικές θεωρίες σχετικά με τις ατμόσφαιρες καφέ νάνων. Θα παρέχει επίσης κάποιες οδηγίες για θεωρίες για ατμόσφαιρες εξωπλανητών επίσης.
Η ομάδα δημοσίευσε τα αποτελέσματά της σε μια νέα εργασία με τίτλο ' Μια μέτρηση της ταχύτητας του ανέμου σε έναν καφέ νάνο. 'Έχει δημοσιευτεί στο περιοδικό Επιστήμη . Επικεφαλής συγγραφέας είναι η Katelyn N. Allers, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο Bucknell.
Περισσότερο:
- Δελτίο τύπου: Κέντρο για την Αστροφυσική Επιστήμονας και Ομάδα Πρώτης Μέτρησης της Ταχύτητας του ανέμου σε Υποαστρικό Αντικείμενο έξω από το Ηλιακό Σύστημα
- Ερευνητική εργασία: Μια μέτρηση της ταχύτητας του ανέμου σε έναν καφέ νάνο
- Σύμπαν σήμερα: Πού είναι η γραμμή μεταξύ του Massive Planet και του Brown Dwarf Star;