24 oktober 2021

Astronomen ontdekken wolkenbanden op nabije bruine dwerg

Artist’s impression Bruine Dwerg. Astronomen hebben bewijs gevonden voor een wolkenbandpatroon op de bruine dwerg Luhman 16A. De wolkenbanden zijn gevonden met behulp van polarimetrie. Dat is een techniek waarmee gepolariseerd licht wordt gemeten van een astrofysisch object. Het is de eerste keer dat polarimetrie wordt gebruikt om wolkenpatronen op een bruine dwerg te meten. Het rode object in de achtergrond is Luhman 16B, de partner van Luhman 16A. Samen vormen zij het meest nabije paar bruine dwergen, op een afstand van 6,5 lichtjaar van de aarde.
Credit: Caltech/R. Hurt (IPAC).

Een internationaal team van astronomen heeft wolkenbanden ontdekt boven het oppervlak van een bruine dwerg. De banden lijken op die aan het oppervlak van de planeet Jupiter. Ze zijn gevonden met behulp van polarimetrie, een techniek die bijvoorbeeld ook wordt gebruikt in aardobservatie. Het resultaat van het onderzoeksteam, met onder anderen de Leidse astronomen Frans Snik, Rob van Holstein en Jos de Boer, is geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal. De waarnemingen zijn uitgevoerd met ESO’s Very Large Telescope (VLT) in het noorden van Chili.

De Leidse sterrenkundigen zijn er samen met het internationale team onder leiding van Maxwell Millar-Blanchaer (Caltech, VS) voor het eerst in geslaagd om met behulp van polarimetrie een Jupiter-achtige bandenstructuur aan te tonen in de atmosfeer van een bruine dwerg. De bruine dwerg die de astronomen hebben bestudeerd is Luhman 16A, die samen met Luhman 16B een dubbele bruine dwerg vormt, op een afstand van slechts 6,5 lichtjaar van de aarde. Het zijn de meest nabije bruine dwergen die bekend zijn.

Het systeem is in 2013 ontdekt door NASA’s WISE-telescoop. Elk van de twee bruine dwergen heeft ongeveer 30 keer de massa van Jupiter. Koele bruine dwergen ontstaan op ongeveer dezelfde manier als gewone sterren uit instortende gaswolken, maar ze hebben te weinig massa om te ‘ontsteken’ en te gaan schijnen als sterren.

Middels polarimetrie meten sterrenkundigen – behalve de ruimtelijke verdeling, de hoeveelheid en het spectrum van licht van een astronomisch object – ook de zogenoemde polarisatie: een maat voor de voorkeursrichting van de trilling van licht. Polarisatie kan veroorzaakt worden door allerlei asymmetrische structuren, en geeft belangrijke informatie over objecten, van planeten tot kernen van sterrenstelsels. Onze eigen blauwe lucht is ook sterk gepolariseerd, en door het meten van polarisatie van verstrooid licht kunnen wetenschappers de eigenschappen van atmosferen achterhalen.

Zo hebben Leidse astronomen samen met SRON en de Nederlandse industrie de polarimeters SPEX en iSPEX ontwikkeld om fijnstof in onze lucht te meten. Ze gebruiken polarimetrie ook om de eigenschappen van de atmosferen van bruine dwergen (mislukte sterren), sterren, stofschijven en planeten rond sterren te karakteriseren.

In eerder onderzoek met NASA’s Spitzer Space Telescope werden drie andere bruine dwergen gevonden met indirecte tekenen van wolkenbanden. Onderzoek aan de partner van Luhman 16A, Luhman 16B, suggereerde ook wolkenpatronen. Deze metingen keken allemaal naar de helderheid van de objecten door de tijd heen en konden zo niet een volledig beeld geven van de atmosferische structuur, wat met het meten van het gepolariseerde licht nu wel is gelukt.

In de nieuwe studie werd het NaCo-instrument op de VLT gebruikt om het gepolariseerde licht van de beide Luhman-dwergen te meten. Beide bruine dwergen blijken een beetje lineair gepolariseerd. Dit wordt niet veroorzaakt door reflectie van het licht van de ‘partner’, maar door verstrooiing van hun eigen warmtestraling aan deeltjes in hun atmosfeer.

“Polarimetrie is verreweg de beste techniek die we hebben om wolkenbanden net zoals die van Jupiter te detecteren op bruine dwergen,” zegt Frans Snik van de Sterrewacht Leiden. “Enkel en alleen het feit dat we polarisatie meten geeft al aan dat Luhman 16A en 16B geen saaie bollen zijn.” Hoewel de onderzoekers de bruine dwerg zelf niet in beeld hebben gebracht, konden ze met de metingen van het gepolariseerde licht de aanwezigheid van wolkenbanden afleiden met behulp van geavanceerde atmosferische modellen. Ze kunnen niet met zekerheid zeggen hoeveel wolkenbanden op Luhman 16A draaien, maar op basis van de modellen denken ze dat het er twee zijn.

Nu het voor het eerst is gelukt buiten ons eigen zonnestelsel door middel van polarimetrie eigenschappen van wolken te begrijpen, hopen de onderzoekers hun werkterrein in de toekomst te kunnen uitbreiden naar exoplaneten, planeten rond andere sterren dan de zon.

Polarimetrie is heel gevoelig voor atmosferische eigenschappen, maar ook voor het type oppervlak dat een exoplaneet heeft. “Hopelijk kunnen we de techniek met toekomstige telescopen zoals de Extremely Large Telescope gebruiken om vloeibaar water aan het oppervlak van exoplaneten, en zelfs tekenen van buitenaards leven te vinden,” aldus Snik. Bron: Astronomie.nl.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.