С помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» ученые впервые получили «метеосводку» с коричневого карлика SIMP-0136 — объекта возрастом 200 миллионов лет, который совершает полный оборот вокруг своей оси всего за 2,4 часа.
Обнаруженный в 2006 году изолированный коричневый карлик SIMP J013656.5 + 093347 (или SIMP-0136) расположен на расстоянии около 20 световых лет от Солнца. Этот блуждающий мир считается одним из ближайших к нам объектов такого рода: многие коричневые карлики расположены рядом со звездами, но есть и те, что лишены таких партнеров и скитаются по межзвездному пространству одни. Масса объекта достигает порядка 15 масс Юпитера, а температура поверхности колеблется от 830°C до 980°C. Отсутствие родительской звезды и заметные изменения блеска в инфракрасном и радиодиапазоне сделали SIMP-0136 идеальным кандидатом для изучения атмосфер экзопланет-гигантов.
Международная исследовательская группа под руководством Эверта Наседкина (Evert Nasedkin) из Тринити-колледжа (Дублин) впервые проследила за изменениями атмосферы SIMP-0136 в реальном времени с помощью спектрографов NIRSpec и MIRI, установленных на борту «Уэбба». Выяснилось, что в верхних слоях атмосферы температура неожиданно возрастала примерно на 250 градусов Цельсия, что, вероятно, связано с энергией полярных сияний. Результаты научной работы опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics.
Всего за 3,4 часа вращения ученые зафиксировали почти 6300 спектров с рекордным временным разрешением (от 1,8 до 19 секунд). Такая точность позволила отследить даже очень слабые вариации — всего в 2,5% яркости — и «разложить» их по химическому и температурному вкладу.
Еще в атмосфере обнаружили признаки десяти молекул, включая воду (H₂O), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO₂), метан (CH₄), аммиак (NH₃) и сероводород (H₂S). Интересно, что концентрация метана и диоксида углерода не находилась в химическом равновесии (когда скорости прямой и обратной реакций равны) и зависела от вертикального перемешивания, то есть устойчивости атмосферы. Сероводорода оказалось много, а фосфин (PH₃) практически отсутствовал. Отметим, ранее в атмосфере коричневого карлика WISE‑0458 нашли цианистый водород и ацетилен.
Основным источником температурной инверсии астрономы назвали изменения в глубинных слоях атмосферы, а не облачные пятна, как считалось ранее. Хотя эффективная температура объекта колебалась всего на несколько градусов — от примерно 973°C до 978°C — этого оказалось достаточно, чтобы химический состав атмосферы заметно изменялся, а концентрации диоксида углерода и сероводорода росли и падали вместе с температурой. Анализ также подтвердил наличие облаков из силикатов, однако их распределение оказалось стабильным и не было напрямую связано с наблюдаемыми изменениями яркости.
Таким образом, астрономы впервые составили подробный климатический портрет блуждающего коричневого карлика и показали, что с помощью «Уэбба» можно не просто фиксировать отдельные спектры, а изучать трехмерные структуры атмосфер далеких миров, включая химический и структурный «рельеф».