الأقزام البنية في مكان صعب. ليس نجمًا تمامًا ، وليس كوكبًا تمامًا ، فهم يحتلون مكانًا بين عمالقة الغاز والنجوم. لديهم كتلة أكبر من عمالقة الغاز مثل المشتري ، لكنها ليست كافية لإشعال الاندماج والتحول إلى نجم.
لكن علماء الفلك ما زالوا يدرسونها. كيف يمكن أن يقاوموا؟
كوكب المشتري الغازي العملاق هو أكبر كوكب في مجموعتنا الشمسية ، ومن سماته المميزة النطاقات السحابية التي تمنح الكوكب مظهره المخطط. الآن اكتشف فريق من الباحثين ملامح شريطية متشابهة على قزم بني.
كوكب المشتري هو ملك النظام الشمسي ، وهو أكبر حجمًا من جميع الكواكب الأخرى مجتمعة. كوكب المشتري له مظهر مميز بسبب العصابات السحابية في غلافه الجوي. الآن اكتشف فريق من العلماء سمات مشابهة على قزم بني. حقوق الصورة: تلسكوب هابل الفضائي / أوبال
الدراسة الجديدة التي تعلن عن هذه النتائج تحمل عنوان ' الكشف عن الاستقطاب بسبب العصابات السحابية في قريبة Luhman 16 Brown Dwarf Binary . ' المؤلف الرئيسي للدراسة هو ماكسويل ميلار بلانشاير ، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في علم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. تم نشر الدراسة في مجلة الفيزياء الفلكية .
إذا كان لديك زوج من النظارات الشمسية المستقطبة ، فأنت على بعد خطوة واحدة من فهم كيف اكتشفوا ذلك.
الضوء من مصدر مثل الشمعة أو المصباح أو الشمس غير مستقطب. ولكن عندما يصطدم الضوء بسطح ما ، يمكن أن يصبح مستقطبًا. وهذا يعني أن اهتزازات الموجات الكهرومغناطيسية تحدث الآن في مستوى واحد. عادة ، نسمي هذا الوهج ، مثل عندما يصل ضوء الشمس إلى أعيننا من سطح طريق مبلل. الوهج عظيم لدرجة أنه يمكن أن يعمى.
تعمل النظارات الشمسية المستقطبة على مقاومة هذا الوهج من خلال تصفية الضوء المنعكس.
'غالبًا ما أفكر في أدوات قياس الاستقطاب كنظارات شمسية مستقطبة لعالم الفلك. ولكن بدلاً من محاولة حجب هذا الوهج ، نحاول قياسه '.
المؤلف الرئيسي ماكسويل ميلار بلانشاير ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
في هذه الدراسة ، استخدم الفريق قياس الاستقطاب لدراسة Luhman 16A ، نصف زوج الأقزام البنية الثنائية يسمى Luhman 16 L / T ، وهو ثنائي انتقالي. Luhman 16 هي الأقزام البنية المغلقة التي نعرفها ، على بعد 6.5 سنة ضوئية فقط من الشمس ، في كوكبة Vela.
زوج القزم البني الثنائي Luhman 16 ، المعروف أيضًا باسم WISE J104915.57-531906. حقوق الصورة: بواسطة NASA / JPL / Gemini Observatory / AURA / NSF - http://www.nasa.gov/mission_pages/WISE/multimedia/pia16872.html (انظر أيضًا http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog / PIA16872) ، المجال العام ، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=25087371
يقول ماكسويل ميلار-بلانشاير ، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا للتكنولوجيا ، روبرت أ. 'ولكن بدلاً من محاولة حجب هذا الوهج ، نحاول قياسه ،' خبر صحفى . استخدم Millar-Blanchaer وزملاؤه وحدات ESO تلسكوب كبير جدا في دراستهم.
ليست هذه هي المرة الأولى التي يرصد فيها علماء الفلك ميزات الحزام السحابي على الأقزام البنية. دراسات عديدة منها واحد من عام 2017 ، وجدت ميزات سحابة تشبه سحابة عملاقة للغاز على الأقزام البنية. لكن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها إجراء قياس الاستقطاب.
قياس الاستقطاب ليس أسلوبًا جديدًا ، ولكنه صعب في علم الفلك. لكن العلماء يطورون تقنيات جديدة لاستخدامه ، كما يفعل العلماء مغرمون.
يقول ديميتري ماويت ، أستاذ علم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وكبير علماء الأبحاث في مختبر الدفع النفاث ، الذي يديره معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا لصالح وكالة ناسا: 'يحظى قياس الاستقطاب باهتمام متجدد في علم الفلك'. 'قياس الاستقطاب فن صعب للغاية ، ولكن الأساليب الجديدة لتحليل البيانات تجعله أكثر دقة وحساسية من أي وقت مضى ، مما يتيح إجراء دراسات رائدة حول كل شيء بدءًا من الثقوب السوداء الهائلة البعيدة ، والنجوم حديثة الولادة والمحتضرة ، والأقزام البنية ، والكواكب الخارجية ، على طول الطريق وصولا إلى كائنات في نظامنا الشمسي. '
رسم إيضاحي يقارن بين كتل الكواكب والأقزام البنية والنجوم.
الائتمان: NASA / JPL-Caltech / R. هيرت (IPAC)
إذن ، ما الذي رأوه بالضبط؟
نظرت هذه الدراسة في Luhman A ، لكن الدراسات السابقة قد نظرت بالفعل في شقيقها ، Luhman B. استنتجت هذه الدراسات وجود بقع سحابية ، لكن لم ينظر أي منها إلى الضوء المستقطب. لقد استنتجوا الغيوم فقط بملاحظة تغيرات السطوع بمرور الوقت. هذا رائع ، لكنه فعال فقط إذا غيرت الغيوم السطوع ، وهذا لا ينطبق على جميع السحب.
'Polarimetry هي التقنية الوحيدة القادرة حاليًا على اكتشاف النطاقات التي لا تتقلب في السطوع بمرور الوقت' ، كما تقول Millar-Blanchaer. 'كان هذا أمرًا أساسيًا للعثور على نطاقات السحب في Luhman 16A ، والتي لا يبدو أن النطاقات تتغير عليها.'
لم تنتج الدراسة صورًا بصرية لنطاقات السحب أو القزم البني نفسه ، بل بيانات تُظهر وجودها هناك. لكن قياسهم لكمية الضوء المستقطب المنبعث منه يسمح لهم باستنتاج وجود نطاقات السحب من خلال نمذجة الغلاف الجوي المعقدة. لسوء الحظ ، لم يتمكنوا من تحديد عدد مجموعات السحب التي تدور حول Luhman 16A بالضبط ، ولكن وفقًا لنماذجهم ، يمكن أن تكون الإجابة اثنين.
قام الفريق بقياس كلا من الأقزام البنية في الزوج الثنائي باستخدام أداة NaCo على VLT. وبينما أظهر أحد الزوجين نطاقات سحابة ، فإن الآخر لم يفعل ذلك.
صور تخطيطية من الدراسة. يقدمون سيناريوهات مختلفة لكل من زاوية الاستقطاب الخطي ودرجة الاستقطاب. تشير النمذجة الخاصة بهم (الصندوق الأخضر) إلى أن Luhman 16A له نطاقي سحابة. الائتمان: Miller-Blanchaer et al ، 2020.
كتب المؤلفون في دراستهم: 'يمكن تفسير قياسات Luhman 16B عن طريق الغموض أو النطاقات السحابية ، لكن استقطاب Luhman 16A لا يمكن تفسيره إلا من خلال مجموعات من السحب ، مماثلة لتلك التي شوهدت في جميع أنحاء النظام الشمسي.'
نعتقد أن هذه العواصف يمكن أن تمطر أشياء مثل السيليكات أو الأمونيا. إنه طقس سيئ للغاية ، في الواقع '.
مؤلف مشارك جوليان جيرارد ، معهد علوم تلسكوب الفضاء
إذن ما هو التأثير المحتمل لهذه الغيوم؟ وفقًا للمؤلف المشارك جوليان جيرارد من معهد علوم تلسكوب الفضاء ، يمكن أن يكون مشابهًا لما نعتقد أنه يحدث على كوكب المشتري. نعتقد أن هذه العواصف يمكن أن تمطر أشياء مثل السيليكات أو الأمونيا. قال جيرارد: 'إنه طقس سيئ جدًا ، في الواقع'.
أوضح الفريق أيضًا الاختلاف بين دراستهم والدراسات السابقة: 'لقد اقترحت دراسات التباين الضوئي والطيفي السابقة لـ Luhman 16A إما سحبًا غير مكتملة أو لم تتمكن من تقييد مورفولوجيا السحابة بسبب عدم اكتشاف التباين. في المقابل ، تكتشف قياساتنا الاستقطابية نطاقات لا يمكن العثور عليها باستخدام هذه التقنيات ، حيث تعتمد كلتا الطريقتين على الأشكال السحابية أو الاختلافات التي تدور داخل وخارج الرؤية '.
بالنسبة للفريق الذي يقف وراء الدراسة ، يمثل هذا مجرد بداية هذا النوع من التحقيق في الأقزام البنية باستخدام قياس الاستقطاب. يقترحون أن هذه الدراسة ضرورية 'لتعزيز فهمنا لديناميكيات السحابة في الأجسام تحت النجم'.
وكتبوا في استنتاجهم: 'ينبغي متابعة دراسات قياس الاستقطاب المماثلة للأقزام البنية الأخرى بمستويات مماثلة من التوصيف (على سبيل المثال ، الأقزام البنية ذات الكتل و / أو الميول المقيدة جيدًا)'.
لسوء الحظ، ال أداة NaCo المستخدمة في هذه الدراسة خارج الخدمة. لكن ستكون هناك أدوات أخرى.
نتائج هذه الدراسة تتجاوز مجرد الأقزام البنية. يقول المؤلفون إنهم مهدوا الطريق لمزيد من الدراسات حول ديناميكيات الغلاف الجوي ليس فقط للأقزام البنية ، ولكن أيضًا للكواكب الخارجية العملاقة. يمكن استخدام هذه الأساليب للبحث عن علامات الحياة أو القابلية للسكن.
يقول ميلار بلانشاير: 'القياس الاستقطاب حساس جدًا لخصائص السحب ، سواء في الأقزام البنية أو الكواكب الخارجية'. 'هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استغلالها حقًا لفهم خصائص السحابة خارج النظام الشمسي.'
