Svemirski teleskop SPHEREx izmjerio je infracrvene spektre 37 obližnjih smeđih patuljaka i u njima prepoznao tragove molekula koje oblikuju njihove atmosfere. Među njima su vodena para, metan, ugljikov monoksid i ugljikov dioksid. Usporedba objekata različitih temperatura pokazala je i koliko je teško istim računalnim modelima opisati sve njihove atmosferske uvjete.
Smeđi patuljci nastaju iz oblaka plina, poput zvijezda, ali nemaju dovoljno mase da u jezgri dugotrajno održavaju fuziju vodika. Bez takvog trajnog izvora energije s vremenom se hlade. Njihove atmosfere zato nude priliku za proučavanje kemije u rasponu temperatura koji se dijelom preklapa s onim na plinovitim divovima.
U radu Zafara Rustamkulova i suradnika analizirani su objekti od vrlo toplih do izrazito hladnih: približno od 2200 do minus 20 Celzijevih stupnjeva. To je velik raspon za skupinu tijela koja se često opisuje jednim nazivom. Kako se temperatura mijenja, mijenjaju se i molekule koje ostavljaju najuočljivije tragove u spektru.
Što svjetlost govori o atmosferi
Spektar pokazuje koliko svjetlosti objekt emitira na pojedinim valnim duljinama. Molekule ne apsorbiraju sve valne duljine jednako, pa se njihov utjecaj može prepoznati po karakterističnim udubinama u spektru. Astronomi te obrasce uspoređuju s proračunima kako bi procijenili sastav i fizikalne uvjete u atmosferi.
SPHEREx mjeri svjetlost u 102 spektralna pojasa, od crvenog dijela spektra do infracrvenog zračenja. Opservacije iz svemira imaju posebnu prednost pri traženju vodene pare: Zemljina atmosfera apsorbira dio istog zračenja koje istraživači žele izmjeriti. Teleskop iznad atmosfere može promatrati i područja spektra koja su instrumentima na tlu teško dostupna.
Prisutnost vode ovdje znači trag vodene pare u atmosferi. Sama po sebi ne govori da objekt ima oceane ili uvjete pogodne za život. Jednako tako, metan i ugljikov dioksid mogu nastajati u atmosferskoj kemiji bez ikakve biološke aktivnosti.
Modeli ne prate sve izmjerene značajke
Najkorisniji rezultat usporedbe nije samo popis molekula. Istraživači su provjerili više skupina atmosferskih modela i utvrdili da im je teško istodobno reproducirati sve dijelove izmjerenih spektara. Posebno su zahtjevni objekti na prijelazu između spektralnih tipova L i T, a izražena odstupanja pojavljuju se i u značajkama povezanima s ugljikovim monoksidom i dioksidom.
Odstupanja pokazuju koje kemijske i fizikalne procese modeli još ne opisuju dovoljno dobro. To se posebno odnosi na dijelove spektra u kojima ugljikovi spojevi snažno utječu na količinu emitiranog zračenja.
Smeđi patuljci već su pokazali koliko njihovo vrijeme može biti složeno. Na objektu SIMP 0136 Webb je, primjerice, razlučio različite obrasce atmosferskih promjena. SPHEREx omogućuje drukčiju vrstu usporedbe: isti instrument može prikupiti spektre velikog broja objekata i pokazati koje su razlike među njima pravilnost, a koje iznimka.
NASA najavljuje proširenje analize na tisuće smeđih patuljaka. Veći uzorak trebao bi pomoći u odvajanju utjecaja temperature, gravitacije i kemijskog sastava na svjetlost koju ti objekti emitiraju.
Licencija slike: JPL pravila uporabe slika · Izvorna datoteka.
