Como caçadores de tempestades galácticos, University of Arizona astrônomos estão liderando um esforço para descobrir como nuvens e sistemas meteorológicos mudar ao longo do tempo em outros mundos. Usando observações simultâneas dos dois telescópios espaciais, os astrônomos UA estão monitorando a evolução das nuvens de roda e sistemas de tempestades em detalhes sem precedentes nesta anã marrom e cinco outros como ele. O objetivo da campanha Extrasolar Storms levou-UA é descobrir como nuvens e sistemas meteorológicos mudar ao longo do tempo em outros mundos. Com os sistemas de nuvem anãs marrons mudando em minutos, horas e anos, a galáxia parece um lugar escuro e tempestuoso.
O que uma tempestade anã marrom pode parecer. As nuvens são feitas de magnésio, silício e alumínio, com pancadas de chuva de areia e ferro líquido. As nuvens em camadas teria um brilho púrpura ou magenta para o olho humano, com a maioria da luz do anão que brilha no infravermelho invisível.
Orbitando a Terra 353 milhas acima do solo, o Telescópio Espacial Hubble silenciosamente gira em direção ao seu novo alvo. Ao mesmo tempo, voando 93.000 mil milhas de distância no espaço interplanetário, o Telescópio Espacial Spitzer da NASA recebe comandos para apontar-se no mesmo alvo celestial. Precisamente sincronizados, tanto telescópios começar a gravar luz ao mesmo tempo a partir do mesmo objeto distante: uma exótica, de cor roxa, nublado, mundo Jupiter-size 24 anos-luz de distância, conhecida como anã marrom.
Concepção de um artista de 2MASS-2139 mostrada abaixo, um dos seis anãs marrons monitorados ao longo de um ano com os Spitzer e Hubble telescópios espaciais no programa Extrasolar Storms. Os astrônomos acreditam que uma enorme tempestade várias vezes o tamanho de Júpiter Grande Mancha Vermelha (abaixo) redemoinhos na atmosfera, girando ao redor com a anã castanha a cada 7,7 horas. O brilho e escurecimento da luz do anão como ele gira dá afastado presença da tempestade. (Jon Lomberg, da Universidade de Toronto)
"As anãs marrons são semelhantes aos planetas gigantes, mas eles são mais maciça e muito mais quente", diz Daniel Apai , o investigador principal do projeto Extrasolar Storms, que é um professor assistente no Departamento de Astronomia e da UA Steward Observatory e do Departamento de Ciências Planetárias. Apai lidera uma equipe de pesquisadores que se estende por ambos os departamentos da UA, bem como 15 colaboradores diferentes, representando muitas instituições, universidades e centros da NASA diferentes. Trabalhando em conjunto, a equipe de Apai vai estudar as observações de ambos os telescópios espaciais para investigar a física ea química por trás de seus mundos de tempestade.
"Nossos atuais habilidades de observação não pode estudar planetas extra-solares em muito detalhe, porque eles são pequenos, fraco e longínquo", diz Hao Yang, pesquisador de pós-doutorado no Observatório Steward, que emigrou da China para Tucson em 2013 para se juntar à equipe de Extrasolar Storms . "Por outro lado, as anãs castanhas são brilhantes, e Hubble e outros telescópios podemos estudar anãs marrons em detalhes e nos ajudar a entender planetas extra-solares."
Anãs marrons são muito mais frio do que estrelas como o sol, derramando lentamente calor para o resto de sua existência após rapidamente queimar o pouco combustível nuclear que tinham no início de suas vidas. Brilhando com temperaturas que variam de 3.100 graus centígrados até à temperatura ambiente e abaixo, marrom anões maca nossa galáxia, a Via Láctea. Eles permaneceram ocultas até cerca de 20 anos atrás, quando os telescópios infravermelhos eficazes foram desenvolvidos.
"A maior parte da radiação do anão marrom é invisível aos olhos humanos - algo como visão noturna," diz Yang.
A estas temperaturas, nuvens condensar em camadas de acordo com a altitude. Mas ao contrário de nuvens de vapor de água da Terra, nuvens exóticas de um anão marrom também pode ser composto de silício, magnésio, alumínio e até mesmo ferro. Os astrónomos pensam que a atmosfera de um anão marrom tem ventos uivantes em centenas de milhas por hora e pode abrigar enorme, hurricanelike tempestades abrangendo muitas Terras de tamanho.
Em nosso próprio sistema solar, Grande Mancha Vermelha de Júpiter, um sistema de tempestade gigante três vezes o tamanho da Terra, tem sido observado por quase 200 anos, e há evidências de que ele pode ser pelo menos 350 anos de idade. Outros pontos, mais pequenos em atmosfera de Júpiter parecem ir e vir em vários momentos, aderindo ao redor por um mês ou mesmo anos antes de se fundir com o outro ou pulverização catódica fora.
"Há alguns anos, em Saturno, houve uma grande tempestade", diz Apai. "Tudo começou como um pequeno ponto no planeta, mas, em seguida, rapidamente tomou conta de um quarto do hemisfério visível."
Os dados analisados pelas sugestões da equipe de Extrasolar Tempestades no comportamento nuvem similar - muitos padrões de nuvens marrons anão parecem ficar por anos - mas a previsão tempestade galáctica pode ser tão difícil quanto o seu homólogo terrestre, os astrônomos surpreendentes.
"Nós temos evidências de mudanças nessas atmosferas de uma hora para a próxima", diz Apai. "Agora sabemos que este tipo de rápidas mudanças nas estruturas de nuvem são muito comuns."
"Um aspecto muito interessante do programa é que temos tempo no Telescópio Espacial Spitzer, mas também temos observando o tempo no telescópio espacial Hubble, o outro grande Observatory da NASA. Estes são, provavelmente, os telescópios espaciais mais capazes. Precisamos de dois instalações ao mesmo tempo para olhar para o mesmo alvo para acompanhar a evolução da nuvem, porque eles podem digitalizar várias camadas simultaneamente. "
Um olhar detalhado sobre a forma como o "tempo" em outros mundos está se comportando pode ser provocado pelos sensores a bordo do telescópio espacial Hubble, que se espalha a luz em um espectro em sua detector.
"Nós levamos, digamos, 100 fotos dos arcos-íris infravermelhos invisíveis de anãs marrons e ver como eles mudam ao longo do tempo", diz Yang. Ele então cria um filme de lapso de tempo para ver como apresenta nestas "arco-íris" que correspondem aos compostos tais como água e metano mudança ao longo de horas, dias ou mesmo meses.
O Telescópio Espacial Spitzer segue a Terra em sua órbita ao redor do Sol, e é tão longe da Terra como o sol - uma distância que mantém longe de contaminar fontes de luz e calor. Spitzer foi construído para trabalhar exclusivamente com luz infravermelha e observa a luz de uma parte muito mais frio da atmosfera do que o Hubble. Observações do Spitzer pode ser particularmente útil porque a NASA permite que a equipe de monitoramento contínuo e ininterrupto Storms dos anões para até 24 horas de cada vez.Spitzer, em seguida, revisita os anões ao longo de um ano para acompanhar como os padrões de nuvens mudaram.
"Com mais de 1.000 horas de tempo de telescópio, o programa Storms é um dos maiores programas aprovados no Telescópio Espacial Spitzer", diz Apai.
Mesmo que as anãs marrons estudados em Extrasolar Storms mentir nas proximidades de vizinhança galáctica do sol, eles ainda estão muito longe de ser visto como nada além de um ponto de luz. Mas que a luz pode conter volumes de informação sobre o que a atmosfera é feita de, e quaisquer mudanças nas nuvens que estão em andamento.
A luz emitida a partir de altitudes mais baixas é alterada quando se passa através de um conjunto de nuvens mais elevado, visto da Terra. A composição e espessura dessas camadas de nuvens pode reduzir a luz do anão quando as nuvens são mais espessas, ou deixar mais luz através quando um buraco nas nuvens aparecem. A cada spins anãs sobre o seu eixo - em qualquer lugar de uma vez a cada poucas horas para até 13 horas - o que cria uma mudança periódica na luminosidade que pode ser gravado.
As alterações a esta ritmo luz por causa de nuvens em diferentes partes da atmosfera do anão pode ser extrema, aumentando e diminuindo a quantidade de luz gravado a partir de menos de 1 por cento até 27 por cento no caso de uma anã castanha que é pensado para ter especialmente enorme tempestades nanismo Grande Mancha Vermelha de Júpiter.
A equipe Storms planeja dar seguimento a esses objetos, mesmo com mais tempo de observação, acompanhamento de atividade nuvem dos objetos mais interessantes para muitos anos vindouros. A equipe também planeja expandir sua monitorização a longo prazo para uma série de outras anãs marrons de diferentes temperaturas.
"A técnica que estamos usando em Extrasolar Tempestades e em outros projetos no meu grupo é basicamente uma técnica que nos permite mapear outros mundos no futuro -. Esperançosamente, antes de me aposentar - podemos usar isso para mapear planetas semelhantes à Terra . Nós vamos ser capazes de identificar os continentes e oceanos, que fornecem contexto muito importante para olhar para a vida na essas metas. "
O Galaxy diário via University of Arizona
Créditos de imagem: NASA / JPL-Caltech / University of Western Ontario / Stony Brook University
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