2016.07.12. - Víz­fel­hők nyo­má­ra lel­tek a leg­hi­de­gebb bar­na tör­pén

Egy ku­ta­tó­cso­port az észa­ki Ge­mi­ni te­lesz­kóp­pal rög­zí­tet­te a ma is­mert leg­hi­de­gebb, 2014-ben fel­fe­de­zett bar­na tör­pe szín­ké­pét, amely­ben több egyéb ér­de­kes­ség mel­lett víz­fel­hők vagy víz­jég nyo­ma­i­ra is buk­kan­tak.

A Uni­ver­sity of Ca­li­for­nia San­ta Cruz ku­ta­tói ál­tal ve­ze­tett cso­port a Ha­waii-n mű­kö­dő észa­ki Ge­mi­ni te­lesz­kóp­pal és an­nak spekt­ro­gráf­já­val si­ke­re­sen rög­zí­tet­te a Föld­től mind­össze 7,2 fény­év­re ta­lál­ha­tó, WI­SE 0855 ka­ta­ló­gus­je­lű bar­na tör­pe inf­ra­vö­rös szín­ké­pét, en­nek alap­ján pe­dig elő­ször ír­ta le rész­le­te­sen az ob­jek­tum ké­mi­ai össze­té­te­lét. Az ered­mé­nyek kö­zött ta­lán az a leg­ér­de­ke­sebb, hogy a spekt­rum­ban bi­zo­nyí­té­kot ta­lál­tak víz­fel­hők vagy víz­jég lé­te­zé­sé­re a bar­na tör­pén, ez­zel el­ső­ként de­tek­tál­ták eze­ket a kép­ződ­mé­nye­ket egy Nap­rend­sze­ren kí­vü­li égi­tes­ten. A cso­port ve­ze­tő­je, And­rew Ske­mer (UC San­ta Cruz) sze­rint ilyen hi­deg ob­jek­tum ese­té­ben szá­mí­ta­ni le­he­tett a víz­fel­hők je­len­lé­té­re, a szín­ké­pi jel­lem­zők pe­dig iga­zol­ták is ezt a vá­ra­ko­zást.

A bar­na tör­pé­ket szo­kás el­ve­télt csil­la­gok­nak is ne­vez­ni, ami­nek az oka az, hogy ugyan­úgy por- és gáz­fel­hők gra­vi­tá­ci­ós kol­lap­szu­sá­nak ered­mé­nye­ként jöt­tek lét­re, mint a "kö­zön­sé­ges" csil­la­gok, de nem tud­tak össze­gyűj­te­ni ak­ko­ra tö­me­gű anya­got, hogy a bel­se­jük­ben be­in­dul­has­son a ter­mo­nuk­le­á­ris fú­zió. A WI­SE 0855 tö­me­ge a Ju­pi­te­ré­nek kö­rül­be­lül öt­szö­rö­se, így sok te­kin­tet­ben ha­son­lít a Nap­rend­szer óri­á­sá­ra. A hő­mér­sék­le­te nagy­já­ból 250 K, te­hát mint­egy -20 °C, az­az kö­zel olyan hi­deg, mint a Ju­pi­ter, amely­nek hő­mér­sék­le­te 130 K. Ske­mer sze­rint a WI­SE 0855 az el­ső ilyen boly­gó­tö­me­gű ext­ra­szo­lá­ris ob­jek­tum.

A 2014-ben fel­fe­de­zett bar­na tör­pe ko­rai ész­le­lé­sei so­rán már a fo­to­met­ri­ai ada­tok is utal­tak ar­ra, hogy a lég­kö­ré­ben víz­fel­hők le­het­nek, ez azon­ban csak na­gyon kor­lá­to­zott ér­vé­nyű jel­zés volt. Ske­mer - aki a fel­fe­de­ző cso­port­nak is tag­ja volt - már ak­kor azt han­goz­tat­ta, hogy az ob­jek­tum ké­mi­ai össze­té­te­lét csak szín­ké­pek alap­ján le­het meg­ha­tá­roz­ni. Saj­nos a WI­SE 0855 na­gyon hal­vány, ezért az op­ti­kai és a kö­ze­li inf­ra­vö­rös tar­to­mány­ban nem rög­zít­he­tő ró­la szín­kép, az at­mosz­fé­ra mé­lyebb ré­te­ge­i­nek az 5 mik­ron kö­rü­li kes­keny ab­lak­ban je­lent­ke­ző ter­má­lis emisszi­ó­ja azon­ban olyan in­ten­zi­tá­sú, hogy eb­ben a tar­to­mány­ban a spekt­rum de­tek­tá­lá­sa "nagy ki­hí­vás, de nem tű­nik le­he­tet­len­nek".

A cso­port az észa­ki Ge­mi­ni te­lesz­kó­pot és an­nak GN­IS (Ge­mi­ni Near Inf­ra­red Spectro­gra­ph) spekt­ro­gráf­ját hasz­nál­ta a WI­SE 0855 ész­le­lé­sé­re, és 13 éj­sza­kán össze­sen 14 órá­nyi meg­fi­gye­lé­si anya­got gyűj­tött. Ske­mer sze­rint a bar­na tör­pe öt­ször hal­vá­nyabb min­den más ob­jek­tum­nál, ame­lyet eb­ben a szűk hul­lám­hossz-tar­to­mány­ban föl­di spekt­rosz­kó­pi­á­val va­la­ha is ész­lel­ni tud­tak. A GN­IS-sel nyert szín­kép azt mu­tat­ja, hogy a bar­na tör­pe lég­kö­rét víz­pá­ra és fel­hők ural­ják, de egyéb­ként is meg­le­pő­en ha­son­lít a Ju­pi­ter­re.

A WI­SE 0855 fan­tá­zia­raj­za: ilyen­nek lát­hat­nánk kö­zel­ről az inf­ra­vö­rös tar­to­mány­ban.
[Joy Pol­lard, Ge­mi­ni Ob­ser­va­to­ry/AU­RA]

A ku­ta­tók ké­mi­ai egyen­súlyt fel­té­te­lez­ve ki­fej­lesz­tet­tek egy 250 kel­vi­nes lég­kör­mo­dellt is a bar­na tör­pé­re, és en­nek alap­ján kü­lön­bö­ző fel­té­te­le­zé­sek mel­lett ki­szá­mol­ták a vár­ha­tó fel­hős és fel­hő­men­tes spekt­ru­mo­kat is. A mo­del­lek víz­pá­ra ál­tal do­mi­nált szín­ké­pet ered­mé­nyez­tek, a WI­SE 0855 ész­lelt spekt­ru­má­ra pe­dig a fel­hős mo­dell il­lesz­ke­dett a leg­job­ban.

A bar­na tör­pét a Ju­pi­ter­rel össze­vet­ve a ku­ta­tó­cso­port úgy ta­lál­ta, hogy a spekt­ru­ma­ik, kü­lö­nö­sen a víz ab­szorp­ci­ós vo­na­la­it te­kint­ve, fel­tű­nő­en ha­son­lí­ta­nak. Az egyet­len lé­nye­ges kü­lönb­ség a Ju­pi­ter lég­kö­ré­ben je­len­lé­vő fosz­fin (PH₃), amely a boly­gó for­ró bel­se­jé­ben ke­let­ke­zik, és az at­mosz­fé­ra hi­de­gebb kül­ső ré­te­ge­i­ben köl­csön­ha­tá­sok so­rán egyéb ve­gyü­le­tek alap­anya­ga lesz, így meg­je­le­né­se a Ju­pi­ter spekt­ru­má­ban ar­ra utal, hogy az óri­ás­boly­gó lég­kö­ré­ben a tur­bu­lens ke­ve­re­dés a jel­lem­ző. En­nek meg­fe­le­lő­en az, hogy a WI­SE 0855 szín­ké­pé­ben vi­szont nem fi­gyel­he­tő meg, a bar­na tör­pe at­mosz­fé­rá­já­nak ke­vés­bé tur­bu­lens vol­tát jel­zi.

Ske­mer sze­rint a rög­zí­tett szín­kép olyan di­na­mi­kai és ké­mi­ai tu­laj­don­sá­gok vizs­gá­la­tát te­szi le­he­tő­vé, ame­lye­ket a Ju­pi­ter­nél már hosszú ide­je ta­nul­má­nyoz­nak, egy Nap­rend­sze­ren tú­li vi­lág ese­té­ben azon­ban ez az el­ső al­ka­lom.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk az Ast­rophy­si­cal Jour­nal Let­ters c. fo­lyó­irat­ban fog meg­je­len­ni.

For­rás:

• Sci­en­ce­Da­ily 2016.07.06.