Agora, os pesquisadores têm um novo modelo para explicar como as nuvens se movem e mudam de forma em anãs marrons, usando insights do Telescópio Espacial Spitzer da NASA. Ondas gigantes causam movimento de partículas em larga escala em atmosferas de anãs marrons, alterando a espessura das nuvens de silicato, relatam pesquisadores na revista Science. O estudo também sugere que essas nuvens são organizadas em bandas confinadas a diferentes latitudes, viajando com velocidades diferentes em bandas diferentes.
"Esta é a primeira vez que vimos bandas atmosféricas e ondas em anãs marrons", disse o principal autor do estudo, Daniel Apai, professor associado de astronomia e ciências planetárias da Universidade do Arizona em Tucson.
Assim como no oceano da Terra, diferentes tipos de ondas podem se formar em atmosferas planetárias. Por exemplo, na atmosfera da Terra, ondas muito longas misturam o ar frio das regiões polares às latitudes médias, o que muitas vezes leva as nuvens a se formarem ou se dissiparem.
A distribuição e os movimentos das nuvens em anãs marrons neste estudo são mais semelhantes aos observados em Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Netuno tem estruturas de nuvens que seguem caminhos em faixas também, mas suas nuvens são feitas de gelo. Observações de Netuno a partir da nave espacial Kepler da NASA , operando em sua missão K2, foram importantes nesta comparação entre o planeta e as anãs marrons.
"Os ventos atmosféricos das anãs marrons parecem mais com o padrão regular de cinturões e zonas de Júpiter do que com a atmosfera atmosférica caótica vista no Sol e em muitas outras estrelas", disse Mark Marley, coautor do estudo, no Ames Research Center da NASA, na Califórnia. Vale.
Anãs marrons podem ser vistas como estrelas fracassadas porque são pequenas demais para fundir elementos químicos em seus núcleos. Eles também podem ser considerados "super planetas" porque são mais massivos que Júpiter, mas têm aproximadamente o mesmo diâmetro. Como os planetas gigantes gasosos, as anãs marrons são em sua maioria feitas de hidrogênio e hélio, mas muitas vezes são encontradas à parte de qualquer sistema planetário. Em um estudo de 2014 usando o Spitzer , os cientistas descobriram que anãs marrons geralmente têm tempestades atmosféricas.
Devido à sua semelhança com exoplanetas gigantes, anãs marrons são janelas em sistemas planetários além do nosso. É mais fácil estudar as anãs marrons do que os planetas, porque muitas vezes elas não têm uma estrela hospedeira brilhante que as obscureça.
"É provável que a estrutura com faixas e grandes ondas atmosféricas que encontramos em anãs marrons também sejam comuns em exoplanetas gigantes", disse Apai.
Usando Spitzer, os cientistas monitoraram as mudanças de brilho em seis anãs marrons em mais de um ano, observando cada uma delas girar 32 vezes. Enquanto uma anã marrom gira, suas nuvens se movem dentro e fora do hemisfério visto pelo telescópio, causando mudanças no brilho da anã marrom. Os cientistas então analisaram essas variações de brilho para explorar como as nuvens de silicato são distribuídas nas anãs marrons.
Os pesquisadores esperavam que essas anãs marrons tivessem tempestades elípticas parecidas com a Grande Mancha Vermelha de Júpiter, causadas por zonas de alta pressão. A Grande Mancha Vermelha está presente em Júpiter há centenas de anos e muda muito lentamente: essas "manchas" não conseguiam explicar as rápidas mudanças de brilho que os cientistas viam ao observar essas anãs marrons. Os níveis de brilho das anãs marrons variaram muito ao longo do dia da Terra.
Para entender os altos e baixos do brilho, os cientistas tiveram que repensar suas suposições sobre o que estava acontecendo nas atmosferas anãs marrons. O melhor modelo para explicar as variações envolve grandes ondas, propagando-se pela atmosfera com diferentes períodos. Essas ondas fariam com que as estruturas da nuvem girassem com velocidades diferentes em bandas diferentes.
A pesquisadora da Universidade do Arizona, Theodora Karalidi, usou um supercomputador e um novo algoritmo de computador para criar mapas de como as nuvens viajam nessas anãs marrons.
"Quando os picos das duas ondas são compensados, ao longo do dia há dois pontos de brilho máximo", disse Karalidi. "Quando as ondas estão em sincronia, você obtém um grande pico, tornando a anã marrom duas vezes mais brilhante do que com uma única onda."
Os resultados explicam o comportamento intrigante e as mudanças de brilho que os pesquisadores já viram. O próximo passo é tentar entender melhor o que causa as ondas que direcionam o comportamento da nuvem.
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Conceito do artista mostra uma anã marrom com bandas de nuvens
O conceito deste artista mostra uma anã marrom com faixas de nuvens,
pensadas para se assemelhar àquelas vistas em Netuno e nos outros
planetas exteriores.Créditos: NASA / JPL-Caltech
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Assim como no oceano da Terra, diferentes tipos de ondas podem se formar em atmosferas planetárias. Por exemplo, na atmosfera da Terra, ondas muito longas misturam o ar frio das regiões polares às latitudes médias, o que muitas vezes leva as nuvens a se formarem ou se dissiparem.
A distribuição e os movimentos das nuvens em anãs marrons neste estudo são mais semelhantes aos observados em Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Netuno tem estruturas de nuvens que seguem caminhos em faixas também, mas suas nuvens são feitas de gelo. Observações de Netuno a partir da nave espacial Kepler da NASA , operando em sua missão K2, foram importantes nesta comparação entre o planeta e as anãs marrons.
"Os ventos atmosféricos das anãs marrons parecem mais com o padrão regular de cinturões e zonas de Júpiter do que com a atmosfera atmosférica caótica vista no Sol e em muitas outras estrelas", disse Mark Marley, coautor do estudo, no Ames Research Center da NASA, na Califórnia. Vale.
Anãs marrons podem ser vistas como estrelas fracassadas porque são pequenas demais para fundir elementos químicos em seus núcleos. Eles também podem ser considerados "super planetas" porque são mais massivos que Júpiter, mas têm aproximadamente o mesmo diâmetro. Como os planetas gigantes gasosos, as anãs marrons são em sua maioria feitas de hidrogênio e hélio, mas muitas vezes são encontradas à parte de qualquer sistema planetário. Em um estudo de 2014 usando o Spitzer , os cientistas descobriram que anãs marrons geralmente têm tempestades atmosféricas.
Devido à sua semelhança com exoplanetas gigantes, anãs marrons são janelas em sistemas planetários além do nosso. É mais fácil estudar as anãs marrons do que os planetas, porque muitas vezes elas não têm uma estrela hospedeira brilhante que as obscureça.
"É provável que a estrutura com faixas e grandes ondas atmosféricas que encontramos em anãs marrons também sejam comuns em exoplanetas gigantes", disse Apai.
Usando Spitzer, os cientistas monitoraram as mudanças de brilho em seis anãs marrons em mais de um ano, observando cada uma delas girar 32 vezes. Enquanto uma anã marrom gira, suas nuvens se movem dentro e fora do hemisfério visto pelo telescópio, causando mudanças no brilho da anã marrom. Os cientistas então analisaram essas variações de brilho para explorar como as nuvens de silicato são distribuídas nas anãs marrons.
Os pesquisadores esperavam que essas anãs marrons tivessem tempestades elípticas parecidas com a Grande Mancha Vermelha de Júpiter, causadas por zonas de alta pressão. A Grande Mancha Vermelha está presente em Júpiter há centenas de anos e muda muito lentamente: essas "manchas" não conseguiam explicar as rápidas mudanças de brilho que os cientistas viam ao observar essas anãs marrons. Os níveis de brilho das anãs marrons variaram muito ao longo do dia da Terra.
Para entender os altos e baixos do brilho, os cientistas tiveram que repensar suas suposições sobre o que estava acontecendo nas atmosferas anãs marrons. O melhor modelo para explicar as variações envolve grandes ondas, propagando-se pela atmosfera com diferentes períodos. Essas ondas fariam com que as estruturas da nuvem girassem com velocidades diferentes em bandas diferentes.
A pesquisadora da Universidade do Arizona, Theodora Karalidi, usou um supercomputador e um novo algoritmo de computador para criar mapas de como as nuvens viajam nessas anãs marrons.
"Quando os picos das duas ondas são compensados, ao longo do dia há dois pontos de brilho máximo", disse Karalidi. "Quando as ondas estão em sincronia, você obtém um grande pico, tornando a anã marrom duas vezes mais brilhante do que com uma única onda."
Os resultados explicam o comportamento intrigante e as mudanças de brilho que os pesquisadores já viram. O próximo passo é tentar entender melhor o que causa as ondas que direcionam o comportamento da nuvem.
Referência de informação
Cientistas melhoram as previsões meteorológicas de anãs marrons
The article is a translation of the content of this work » English, Scientists Improve Brown Dwarf Weather Forecasts, Nasa
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