To nie kadr z filmu sci-fi! Naukowcy potrafią już sprawdzić pogodę na obcych planetach!
Naukowcy z Trinity College Dublin opracowali nową metodę pozwalającą rozszyfrować zmieniające się wzorce pogodowe na odległych obiektach kosmicznych. Dzięki temu podejściu odkryli, że pogoda na dobrze znanym brązowym karle o nazwie „SIMP 0136” jest kształtowana głównie przez dwa dominujące procesy: zmiany temperatury oraz strukturę pionową chmur.
Wykorzystując obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), zespół zastosował technikę statystyczną zwaną analizą głównych składowych (PCA), aby śledzić, jak zmienia się światło obiektu w miarę jego obrotu. PCA upraszcza złożone dane, identyfikując główne wzorce zmieniające się razem w obserwacjach. W tym badaniu te dominujące wzorce powiązano ze zmianami pogodowymi w atmosferze brązowego karła, co pozwoliło odróżnić je od mniejszych fluktuacji i przypadkowego „szumu” w danych.
Zaledwie dwa procesy tłumaczą pogodę na odległym świecie
Zamiast opierać się na złożonych założeniach dotyczących atmosfery, zastosowana metoda pozwoliła badaczom zidentyfikować kluczowe procesy fizyczne bezpośrednio na podstawie danych, które ujawniły niewielkie zmiany jasności obiektu o masie planetarnej podczas jego obrotu, możliwe do wykrycia dzięki wyjątkowej czułości instrumentów JWST. Zdecydowaną większość zmienności atmosferycznej dało się wyjaśnić zaledwie dwoma dominującymi składowymi, spójnymi ze zmianami temperatury oraz pionowej struktury chmur.
To odkrycie ujawnia atmosferę, w której obserwowane zmiany można wyjaśnić trzema powtarzającymi się stanami pogodowymi, które rotują, wchodząc i wychodząc z pola widzenia, tworząc mozaikę cieplejszych obszarów z cieńszymi chmurami obok chłodniejszych rejonów z grubszymi, rozciągniętymi pionowo chmurami. Nowe badanie sugeruje, że mimo pozornej złożoności, atmosfera SIMP 0136 zachowuje się w sposób niezwykle uporządkowany, a nie losowy. Brązowy karzeł to obiekt większy i gorętszy niż gazowy olbrzym, lecz niewystarczająco masywny, by świecić jak gwiazda, jego atmosfera zdominowana jest przez ogromne, szybko zmieniające się systemy chmur, przypominające bardziej skrajną wersję Jowisza niż Ziemię.
Odkrycie, które ma pomóc badać inne odległe światy
Jak zauważyła Merle Schrader, doktorantka w Szkole Fizyki Trinity College i pierwsza autorka badania, czynniki napędzające wzorce pogodowe na SIMP-0136 utrzymują się w czasie, mimo że szczegółowy wygląd atmosfery zmienia się na przestrzeni ponad kilkunastu obrotów. SIMP 0136 znajduje się 20 lat świetlnych od Ziemi, a światło analizowane w badaniu, zaobserwowane po raz pierwszy przez JWST w 2023 roku, zostało wyemitowane w roku, w którym urodziła się Schrader, co podkreśla ona jako uderzający zbieg okoliczności.
Profesor Johanna Vos ze Szkoły Fizyki Trinity College podkreśliła, że odkrycia zmienią sposób, w jaki astronomowie analizują przyszłe obserwacje JWST, ponieważ metoda szybko identyfikuje dominujące składowe atmosfery, oferując efektywny pierwszy krok przed rozpoczęciem czasochłonnego modelowania obliczeniowego.
Zastosowanie tej techniki do szerokiego zakresu brązowych karłów i gazowych egzoplanet ma pomóc lepiej zrozumieć zróżnicowane systemy pogodowe kształtujące światy daleko poza Układem Słonecznym. Zrozumienie pogody na takich obiektach jak SIMP 0136 jest ważne, ponieważ mówi wiele o atmosferach i składzie chemicznym planet, co stanowi istotny krok w kierunku identyfikowania światów, na których potencjalnie mogłoby istnieć życie.
Źródło: Trinity College Dublin
Czytaj też: Zwykłe codzienne obowiązki nie wystarczą! Zobacz, jak zaplanowany ruch pomaga chorym na nowotwory!
Grafika tytułowa: Patrick Boucher / Unsplash
