Astronomen hebben de Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) en NASA's Spitzer Space Telescope van de National Science Foundation gebruikt om de eerste meting van de windsnelheid op een bruine dwerg te doen - een object dat qua massa tussen een planeet en een ster ligt.

Gebaseerd op feiten die bekend zijn over de reuzenplaneten Jupiter en Saturnus in ons eigen zonnestelsel, een team van wetenschappers onder leiding van Katelyn Allers van Bucknell University realiseerde zich dat ze mogelijk de windsnelheid van een bruine dwerg konden meten door radiowaarnemingen van de VLA en infraroodwaarnemingen van Spitzer te combineren.

"Toen we ons dit realiseerden, we waren verrast dat niemand anders het al had gedaan, ' zei Allers.

De astronomen bestudeerden een bruine dwerg genaamd 2MASS J10475385+2124234, een object ongeveer even groot als Jupiter, maar ongeveer 40 keer massiever, ongeveer 34 lichtjaar van de aarde. Bruine dwergen, soms "mislukte sterren" genoemd, " zijn massiever dan planeten, maar niet massief genoeg om de thermonucleaire reacties in hun kernen te veroorzaken die sterren aandrijven.

"We merkten op dat de rotatieperiode van Jupiter zoals bepaald door radiowaarnemingen verschilt van de rotatieperiode bepaald door observaties op zichtbare en infrarode golflengten, ' zei Allers.

dat verschil, ze legde uit, is omdat de radio-emissie wordt veroorzaakt door elektronen die in wisselwerking staan ​​met het magnetische veld van de planeet, die diep geworteld is in het binnenste van de planeet, terwijl de infrarode emissie van de bovenkant van de atmosfeer komt. De atmosfeer draait sneller rond dan het binnenste van de planeet, en het overeenkomstige verschil in snelheden is te wijten aan atmosferische winden.

"Omdat we verwachten dat dezelfde mechanismen aan het werk zijn bij de bruine dwerg, we besloten om de rotatiesnelheden te meten met zowel radio- als infraroodtelescopen, zei Johanna Vos, van het American Museum of Natural History.

Ze observeerden 2MASS J10475385+2124234 met Spitzer in 2017 en 2018, en ontdekte dat de infrarode helderheid regelmatig varieerde, waarschijnlijk vanwege de rotatie van een langlevend kenmerk in de bovenste atmosfeer. Het team deed in 2018 VLA-waarnemingen om de rotatieperiode van het interieur van het object te meten.

Net als bij Jupiter, ze ontdekten dat de atmosfeer van de bruine dwerg sneller roteert dan het binnenste, met een berekende windsnelheid van ongeveer 1425 mijl per uur. Dit is aanzienlijk sneller dan de windsnelheid van Jupiter, ongeveer 230 km/u.

"Dit komt overeen met theorie en simulaties die hogere windsnelheden voorspellen bij bruine dwergen, ' zei Allers.

De astronomen zeiden dat hun techniek kan worden gebruikt om winden te meten, niet alleen op andere bruine dwergen, maar ook op planeten buiten ons zonnestelsel.

"Omdat de magnetische velden van gigantische exoplaneten zwakker zijn dan die van bruine dwergen, de radiometingen moeten worden uitgevoerd op lagere frequenties dan die worden gebruikt voor 2MASS J10475385+2124234, zei Peter Williams van het Centrum voor Astrofysica, Harvard &Smithsonian, en de American Astronomical Society.

"We zijn verheugd dat onze methode nu kan worden gebruikt om ons te helpen de atmosferische dynamiek van bruine dwergen en extrasolaire planeten beter te begrijpen, ' zei Allers.

Allen, Vos, en Willems, samen met Beth Biller van de Universiteit van Edinburgh, rapporteerden hun bevindingen in het tijdschrift Wetenschap .