Telescopul spațial SPHEREx detectează apă și metan în atmosferele piticilor bruni
Telescopul spațial SPHEREx al NASA (Spectro-Photometer for the History of the universe, Epoch of Reionization, and ices Explorer) aduce noi date despre piticii bruni, obiecte cerești care se situează la granița dintre stele și exoplanete. Rezultatele, publicate în The Astrophysical Journal, arată că aceste lumi întunecate și acoperite de nori au atmosfere bogate din punct de vedere chimic, asemănătoare cu cele ale planetelor gigant din sistemul nostru solar.
O categorie aparte de obiecte cerești
Piticii bruni au fost descoperiți pentru prima dată în anii 1990. Ei se formează prin colapsul unor nori de gaz, la fel ca stelele, dar nu au masa suficientă pentru a susține fuziunea hidrogenului în nucleu. Aceste sfere de gaz cald, cu o lumină slabă, împărtășesc caracteristici cu Jupiter și Saturn. Spre deosebire de majoritatea planetelor, însă, piticii bruni plutesc în întuneric, fără o stea gazdă, și se încălzesc exclusiv din interior.
„Sunt oarecum gotici”, a declarat Zafar Rustamkulov, autorul principal al studiului și cercetător la IPAC, centrul de știință și date al Caltech din Pasadena, California. „Spre deosebire de exoplanete, piticii bruni care plutesc liber sunt obiecte cerești complet independente, care se vor stinge în eternitate singuri. Încă învățăm cât de complecși sunt.”
Analiza a 37 de pitici bruni
Până în prezent, doar câteva zeci dintre acești „călători întunecați” au fost studiați în detaliu cu ajutorul telescoapelor spațiale. Astronomii doresc să observe mai mulți în mediul lor natural, deoarece o mare parte din cunoștințele despre compoziția, furtunile și evoluția lor provine din modele teoretice.
Autorii studiului au analizat observațiile SPHEREx asupra a 37 de pitici bruni din apropiere, acoperind întregul interval de temperaturi al acestor obiecte, de la aproximativ 2.200 la minus 20 de grade Celsius (4.000 până la minus 10 grade Fahrenheit). Telescopul măsoară luminozitatea lor în 102 culori diferite, de la roșul profund vizibil până la căldura invizibilă a luminii infraroșii, creând un spectru.
Aceste spectre au dezvăluit atmosfere bogate chimic, care conțin apă, dioxid de carbon, monoxid de carbon și metan. „Vedem semnăturile acestor molecule și modul în care se schimbă de la un obiect la altul pe întregul regim de temperatură”, a explicat J. Davy Kirkpatrick, coautor al studiului și cercetător la IPAC. „Lucrarea noastră s-a concentrat pe doar trei duzini, dar avem mii mai mulți pe care îi analizăm în prezent. Vreau cu adevărat să văd ce limite pune universul asupra varietății piticilor bruni.”
„De pe orbită, SPHEREx vede lungimi de undă ale luminii care sunt practic imposibil de observat cu telescoapele de la sol, deoarece vaporii de apă din atmosfera Pământului le absorb”, a spus Rustamkulov. „Captăm lumină din norii roșii și profunzi ai piticilor bruni de pe tot cerul.”
Un proiect secundar pentru SPHEREx
Identificarea piticilor bruni este un fel de proiect secundar pentru SPHEREx. Telescopul spațial realizează aproximativ 3.600 de imagini unice pe zi, pe care le combină în hărți ale întregului cer. Cunoașterea distribuției a sute de milioane de galaxii în cosmos va ajuta oamenii de știință să reconstruiască ce s-a întâmplat în prima miliardime de trilionime de trilionime de secundă după Big Bang.
În timp ce scanează cerul, telescopul caută și ingredientele chimice ale vieții și descoperă gheață interstelară care ar putea într-o zi să dea naștere unor oceane pe lumi îndepărtate.
De-a lungul anilor, piticii bruni au fost observați de alte observatoare, inclusiv de Telescopul Spațial James Webb al NASA și de retrasul Telescop Spațial Spitzer. Datorită acoperirii sale spectrale, SPHEREx îi imaginează acum pe mii dintre ei pentru prima dată într-o regiune fertilă a spectrului electromagnetic, care cuprinde lungimi de undă roșu profund și infraroșu. La aceste lungimi de undă, moleculele creează modele distincte de absorbție în lumina care se propagă în spațiu. Modelele se schimbă pe măsură ce piticii bruni îmbătrânesc și se răcesc.
Unii dintre piticii bruni observați de SPHEREx se află într-o etapă dinamică a vieții, când norii lor exotici se subțiază, lăsând loc unor atmosfere bogate în metan.
„Modelele de ultimă generație surprind tendința chimică generală, dar când vine vorba de aceste tranziții noroase, modelele se străduiesc să corespundă datelor”, a spus Rustamkulov. „Nu există doi pitici bruni la fel. Chiar și la aceeași temperatură, spectrele lor arată destul de diferit.”
„Descoperirile sunt un îndemn la acțiune de a explora și mai multe dintre aceste lumi întunecate”, a declarat Kirkpatrick. „Această călătorie i-a transformat pe mulți dintre noi în meteorologi din întâmplare. Știm cât de greu este să prezici vremea pe propria noastră planetă și ne dăm seama că va fi la fel de provocator să explicăm fenomenele pe care le vedem în aceste obiecte bizare și reci.”
