مهروماه

ستاره شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا سه کوتوله سریعترین چرخش که تاکنون پیدا شده اند را شناسایی کرده اند: 

قطر این کوتوله های قهوه ای تقریباً مشابه مشتری است اما جرم آن بین 40 تا 70 برابر است.

آنها به ترتیب در هر 1.08 ، 14/1 و 23/1 ساعت یک بار می چرخند ، در حالی که سریعترین کوتوله های قهوه ای شناخته شده بعدی هر 4/1 ساعت یک بار می چرخند و مشتری هر 10 ساعت یک بار می چرخد.بر اساس اندازه آنها ، این بدان معنی است که بزرگترین سه کوتوله قهوه ای با سرعت بیش از 100 کیلومتر در ثانیه (60 مایل در ثانیه) شلاق می زند.

مگان تانوک ، نویسنده اول ، دکترای علوم پزشکی گفت: "به نظر می رسد در چرخش کوتوله های قهوه ای با محدودیت سرعت روبرو شده ایم." داوطلب در گروه فیزیک و نجوم در دانشگاه غربی انتاریو.

"با وجود جستجوی گسترده ، توسط تیم خود ما و دیگران ، هیچ کوتوله قهوه ای برای چرخش سریعتر پیدا نشده است. در حقیقت ، چرخش های سریعتر ممکن است منجر به از بین رفتن کوتوله قهوه ای شود. "
تانوک و همکارانش با استفاده از داده های اسپیتزر ابتدا سرعت چرخش سریع سه کوتوله قهوه ای را شناسایی کردند.آنها سپس یافته های غیرمعمول خود را از طریق مشاهدات با تلسکوپ های زمینی Gemini North و Magellan تأیید کردند.

آنها این کار را با اندازه گیری تغییرات در نور اجسام ناشی از اثر داپلر و استفاده از یک مدل رایانه ای برای مطابقت دادن آن تغییرات با سرعت چرخش انجام دادند.
برای اولین بار یک اختلال مغناطیسی مستقیماً بر روی یک کوتوله قهوه ای مشاهده شده است که نشان می دهد این اجرام بیشتر شبیه ستاره ها هستند تا سیارات. آنها میدان های مغناطیسی قوی از خود به نمایش می گذارند و احتمالاً مانند ستاره ها با دیسک های گاز و غبار که در جوانی آنها را احاطه کرده اند ، برهم کنش دارند.

سوتلانا بردیوژینا از دانشگاه فرایبورگ آلمان می گوید: "ما هیچ سرنخی از این که آنها شبیه ستاره های کوچک یا سیارات بزرگ باشند ، نداشتیم." به این دلیل که کوتوله های قهوه ای در یک منطقه خاکستری قرار دارند: جرم آنها بین 10 تا 80 برابر مشتری است ، اما کمتر از یک دهم خورشید ما است. آنها به اندازه کافی عظیم نیستند که هیدروژن را به روش ستاره ها ترکیب کنند ، اگرچه می توانند بعد از تشکیل ایزوتوپ هیدروژن دوتریم به طور خلاصه ذوب شوند.

برخلاف سیارات ، آنها بیشتر از جمع شدن مواد جامد از جمع شدن ابرهای گازی تشکیل می شوند. آنها کم نور هستند ، اما نوری که از آنها ساطع می شود به دلیل گرمای ناشی از فشار گاز است که بیش از تریلیون سال به آرامی خنک می شود ، نه انرژی تولید شده توسط همجوشی مانند ستاره ها.

Berdyugina تیمی را هدایت کرد که از داده های طیفی مشاهدات تلسکوپ Keck از کوتوله قهوه ای 55 برابر جرم مشتری با نام LSR J1835 + 3259 ، در حدود 18.5 سال نوری فاصله استفاده کرد. نور به گونه ای قطبی شد که یک میدان مغناطیسی محلی حتی بزرگتر از آنهایی که لکه های خورشید را همراهی می کنند بزرگتر بود.

 

 

دکتر استنیمیر متچف ، ستاره شناس موسسه اکتشافات زمین و زمین در دانشگاه وسترن ، گفت: "کوتوله های قهوه ای ، مانند سیاره های دارای جو ، می توانند طوفان های آب و هوایی بزرگی داشته باشند که بر روشنایی قابل مشاهده آنها تأثیر بگذارد."
"تغییرات روشنایی مشاهده شده نشان می دهد که طوفان های چرخشی به طور مکرر چگونه مشاهده می شوند ، که دوره چرخش کوتوله قهوه ای را نشان می دهد."

همانطور که در اقیانوس زمین ، انواع مختلف امواج نیز می توانند در جوهای سیاره ای شکل بگیرند. به عنوان مثال ، در جو زمین ، امواج بسیار طولانی هوای سرد را از مناطق قطبی تا عرض های میانی مخلوط می کنند ، که غالباً ابرها را تشکیل می دهد یا پراکنده می کند.

توزیع و حرکت ابرها روی کوتوله های قهوه ای در این مطالعه بیشتر شبیه آنچه در مشتری ، زحل ، اورانوس و نپتون دیده می شود است. نپتون دارای ساختارهای ابری است که مسیرهای باندپیچی شده را نیز دنبال می کند ، اما ابرهای آن از یخ ساخته شده اند. مشاهدات نپتون از فضاپیمای کپلر ناسا که در ماموریت K2 خود فعالیت می کند ، در این مقایسه بین این سیاره و کوتوله های قهوه ای مهم بود.

مارک مارلی ، یکی از نویسندگان این مطالعه در مرکز تحقیقات ایمز ناسا در سیلیکون کالیفرنیا گفت: "به نظر می رسد بادهای جوی کوتوله های قهوه ای بیشتر شبیه الگوی منظم مشتری از کمربندها و مناطق هستند تا جوش بی نظیر جوی که در خورشید و بسیاری دیگر از ستاره ها دیده می شود." 
کوتوله های قهوه ای را می توان ستاره ای شکست خورده دانست زیرا بسیار کوچک هستند و نمی توانند عناصر شیمیایی را در هسته های خود جوش دهند. همچنین می توان آنها را "فوق سیاره" تصور کرد زیرا جرم آنها از مشتری عظیم تر است ، اما قطر آنها تقریباً یکسان است. مانند سیارات غول گازی ، کوتوله های قهوه ای نیز بیشتر از هیدروژن و هلیوم ساخته می شوند ، اما اغلب آنها جدا از هر سیستم سیاره ای یافت می شوند. در مطالعه ای که در سال 2014 با استفاده از اسپیتزر انجام شد ، دانشمندان دریافتند که کوتوله های قهوه ای معمولاً طوفان های جوی دارند.

کوتوله های قهوه ای به دلیل شباهت آنها با سیارات فراخورشیدی غول پیکر ، پنجره هایی برای ورود به سیستم های سیاره ای فراتر از سیاره ما هستند. مطالعه کوتوله های قهوه ای نسبت به سیارات آسان تر است زیرا اغلب آنها یک ستاره میزبان درخشان ندارند که آنها را پنهان کند.

آپای گفت: "به احتمال زیاد ساختار نواری و امواج جوی بزرگی كه در كوتوله های قهوه ای پیدا كرده ایم نیز در سیارات فراخورشیدی عظیم رایج خواهد بود"

دانشمندان با استفاده از اسپیتزر بیش از یک سال تغییرات روشنایی در شش کوتوله قهوه ای را مشاهده کردند و مشاهده کردند که هر کدام 32 بار چرخش دارند. هنگامی که یک کوتوله قهوه ای می چرخد ، ابرهای آن به داخل نیمکره ای که توسط تلسکوپ دیده می شود ، حرکت می کنند و باعث تغییر روشنایی کوتوله قهوه ای می شوند. دانشمندان سپس این تغییرات روشنایی را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند تا نحوه توزیع ابرهای سیلیکات در کوتوله های قهوه ای را کشف کنند.

محققان انتظار داشتند که این کوتوله های قهوه ای طوفان های بیضوی شبیه لکه سرخ بزرگ مشتری داشته باشند که ناشی از مناطق فشار قوی است. لکه سرخ بزرگ صدها سال در مشتری وجود داشته و بسیار آهسته تغییر می کند: چنین "لکه هایی" نمی تواند تغییرات سریع روشنایی را که دانشمندان هنگام مشاهده این کوتوله های قهوه ای مشاهده کردند ، توضیح دهد. میزان روشنایی کوتوله های قهوه ای دقیقاً در طول یک روز زمین متفاوت بود.

برای درک فراز و نشیب های روشنایی ، دانشمندان مجبور شدند در مورد فرضیه های خود در مورد جوهای کوتوله قهوه ای تجدید نظر کنند. بهترین مدل برای توضیح تغییرات شامل امواج بزرگی است که از طریق جو با دوره های مختلف پخش می شوند. این امواج باعث چرخش ساختارهای ابر با سرعتهای مختلف در باندهای مختلف می شوند.

تئودورا کارالیدی ، محقق دانشگاه آریزونا با استفاده از ابر رایانه و الگوریتم جدید رایانه ای نقشه هایی را از نحوه حرکت ابرها بر روی این کوتوله های قهوه ای ایجاد کرد.

کارالیدی گفت: "هنگامی که قله های دو موج جبران می شوند ، در طول روز دو نقطه از حداکثر روشنایی وجود دارد." "وقتی موج ها همگام می شوند ، یک قله بزرگ به دست می آورید ، که باعث می شود کوتوله قهوه ای دو برابر روشن تر از یک موج باشد."

نتایج نشان دهنده رفتار گیج کننده و تغییرات روشنایی است که محققان قبلاً مشاهده کرده بودند. گام بعدی تلاش برای درک بهتر علت امواج ایجاد کننده رفتار ابر است.