Een team van astronomen heeft ontdekt dat de dichtstbijzijnde bekende bruine dwerg, Luhman 16A, vertoont tekenen van wolkenbanden die vergelijkbaar zijn met die op Jupiter en Saturnus. Dit is de eerste keer dat wetenschappers de techniek van polarimetrie hebben gebruikt om de eigenschappen van atmosferische wolken buiten het zonnestelsel te bepalen. of exowolken.

Bruine dwergen zijn objecten die zwaarder zijn dan planeten, maar lichter dan sterren, en hebben meestal 13 tot 80 keer de massa van Jupiter. Luhman 16A maakt deel uit van een binair systeem met een tweede bruine dwerg, Luhman 16B. Op een afstand van 6,5 lichtjaar, het is het derde systeem dat het dichtst bij onze zon staat, na Alpha Centauri en Barnard's Star. Beide bruine dwergen wegen ongeveer 30 keer zoveel als Jupiter.

Ondanks het feit dat Luhman 16A en 16B vergelijkbare massa's en temperaturen hebben (ongeveer 1, 900° F of 1, 000°C), en vermoedelijk tegelijkertijd gevormd, ze laten duidelijk ander weer zien. Luhman 16B vertoont geen teken van stilstaande wolkenbanden, in plaats daarvan het vertonen van bewijs van meer onregelmatige, vlekkerige wolken. Luhman 16B heeft daarom merkbare helderheidsvariaties als gevolg van zijn troebele kenmerken, in tegenstelling tot Luhman 16A.

"Net als de aarde en Venus, deze objecten zijn tweelingen met heel ander weer, " zei Julien Girard van het Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, lid van het ontdekkingsteam. "Het kan dingen regenen zoals silicaten of ammoniak. Het is behoorlijk afschuwelijk weer, eigenlijk."

De onderzoekers gebruikten een instrument van de Very Large Telescope in Chili om gepolariseerd licht van het Luhman 16-systeem te bestuderen. Polarisatie is een eigenschap van licht die de richting aangeeft waarin de lichtgolf oscilleert. Gepolariseerde zonnebrillen blokkeren één polarisatierichting om schittering te verminderen en het contrast te verbeteren.

"In plaats van te proberen die schittering te blokkeren, we proberen het te meten, " verklaarde hoofdauteur Max Millar-Blanchaer van het California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena, Californië.

Wanneer licht wordt gereflecteerd door deeltjes, zoals wolkendruppels, het kan een bepaalde polarisatiehoek bevorderen. Door de voorkeurspolarisatie van licht van een ver systeem te meten, astronomen kunnen de aanwezigheid van wolken afleiden zonder de wolkenstructuur van de bruine dwerg direct op te lossen.

"Zelfs op lichtjaren afstand, we kunnen polarisatie gebruiken om te bepalen wat het licht op zijn pad tegenkwam, ’ voegde Giard eraan toe.

"Om te bepalen wat het licht onderweg tegenkwam, vergeleken we waarnemingen met modellen met verschillende eigenschappen:bruine dwergatmosferen met vaste wolkendekken, gestreepte wolkenbanden, en zelfs bruine dwergen die afgeplat zijn vanwege hun snelle rotatie. We ontdekten dat alleen modellen van atmosferen met wolkenbanden konden overeenkomen met onze waarnemingen van Luhman 16A, " verklaarde Theodora Karalidi van de University of Central Florida in Orlando, Florida, lid van het ontdekkingsteam.

De polarimetrietechniek is niet beperkt tot bruine dwergen. Het kan ook worden toegepast op exoplaneten die rond verre sterren draaien. De atmosfeer van hete, gasreus exoplaneten zijn vergelijkbaar met die van bruine dwergen. Hoewel het meten van een polarisatiesignaal van exoplaneten een grotere uitdaging zal zijn, vanwege hun relatieve zwakte en nabijheid van hun ster, de informatie verkregen van bruine dwergen kan mogelijk die toekomstige studies informeren.

NASA's aankomende James Webb-ruimtetelescoop zou systemen zoals Luhman 16 kunnen bestuderen om te zoeken naar tekenen van helderheidsvariaties in infraroodlicht die wijzen op wolkenkenmerken. NASA's Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) zal worden uitgerust met een coronagraafinstrument dat polarimetrie kan uitvoeren, en kunnen mogelijk gigantische exoplaneten detecteren in gereflecteerd licht en eventuele tekenen van wolken in hun atmosfeer.

Deze studie is geaccepteerd voor publicatie in The Astrofysisch tijdschrift .