Teleskop Webb poprvé přímo zachytil proměnlivé vodní mraky na hnědém trpaslíkovi WISE 0855

Astronomové poprvé přímo zaznamenali proměnlivé vodní mraky na objektu mimo sluneční soustavu. Jde o hnědého trpaslíka WISE 0855, vzdáleného od Země přibližně 7,5 světelných let, který je považován za nejchladnější známého hnědého trpaslíka vůbec. Pozorování provedla asistentka astronomie Brittany Miles ze Steward Observatory při University of Arizona pomocí Vesmírného dalekohledu Jamese Webba.

Hnědí trpaslíci jsou tělesa, která svou hmotností zaplňují prostor mezi největšími plynnými planetami a nejmenšími hvězdami. Nejsou dostatečně hmotná na to, aby v jejich jádru probíhala stálá jaderná fúze vodíku jako u skutečných hvězd, a proto se s postupem času pouze pomalu ochlazují a chladnou. WISE 0855 je díky svým extrémně nízkým teplotám unikátním objektem – jeho atmosférické podmínky se blíží spíše velkým plynným planetám než typickým hvězdám, a proto je pro vědce zajímavým modelem pro studium počasí mimo sluneční soustavu.

Tým vedený Miles pozoroval trpaslíka nepřetržitě po dobu 11 hodin, přičemž data sbíral v intervalech každých 15 minut. Díky tomu bylo možné sledovat, jak se jasnost a spektrální vlastnosti objektu v čase mění. Právě tyto proměny jsou klíčovým důkazem, že v atmosféře WISE 0855 dochází k dynamickým procesům podobným počasí, jaké známe z planet sluneční soustavy.

Citlivost a spektrální rozsah Webbova teleskopu umožnily vědcům detekovat v atmosféře trpaslíka vodní mraky a zároveň zaznamenat, že jejich rozložení a hustota se v průběhu pozorování mění. Jde o první přímý důkaz proměnlivosti vodních mraků na objektu nacházejícím se mimo sluneční soustavu. Dosud byly podobné jevy pouze teoreticky předpokládány na základě modelů atmosférické cirkulace, ale přímé pozorovací potvrzení chybělo.

Proměnlivost mraků pravděpopis souvisí s rotací hnědého trpaslíka a s turbulentním prouděním v jeho atmosféře, které vede k nerovnoměrnému rozložení mračných útvarů napříč povrchem. Když se do zorného pole pozorovatele natáčí různé oblasti atmosféry s odlišnou hustotou oblačnosti, mění se celkový jas i spektrální charakteristiky objektu – přesně to vědci pomocí Webbova teleskopu zaznamenali.

Výsledky výzkumu mají význam nejen pro pochopení samotných hnědých trpaslíků, ale i pro studium atmosfér exoplanet. Procesy formování mraků, jejich pohybu a rozpadu jsou u těchto chladných těles analogické těm, které se pravděpodobně odehrávají i na plynných exoplanetách obíhajících vzdálené hvězdy. Vzhledem k tomu, že přímé zobrazení atmosfér exoplanet je technicky mnohem náročnější, slouží blízké a dobře pozorovatelné objekty jako WISE 0855 jako cenný referenční bod.

Samotný James Webb Space Telescope, provozovaný NASA ve spolupráci s Evropskou a Kanadskou kosmickou agenturou, disponuje infračervenými přístroji, které jsou ideální pro studium chladných a vzdálených objektů, jako jsou právě hnědí trpaslíci. Jeho citlivost umožňuje zachytit jemné změny v záření, které by pozemní dalekohledy ani starší vesmírné přístroje nedokázaly rozlišit.

Vědecký tým nyní plánuje další pozorování, která by měla upřesnit, jak přesně se mraky na WISE 0855 pohybují a jak dlouho trvá jejich vznik a rozpad. Podrobnější mapování atmosférické dynamiky by mohlo pomoci lépe pochopit obecné mechanismy formování počasí na tělesech, která se svými vlastnostmi nacházejí na pomezí planet a hvězd.

Objev tak potvrzuje, že i přes extrémní vzdálenost od Slunce a nízkou teplotu probíhají na površích podobných objektů procesy, které se do jisté míry podobají meteorologickým jevům známým ze Země i jiných planet sluneční soustavy. Pro astronomy představuje WISE 0855 jedinečnou přírodní laboratoř, v níž lze sledovat chování vodní páry a mraků v podmínkách, které se zásadně liší od těch pozemských, přesto však vykazují srovnatelnou dynamiku.