Последний прогноз погоды приходит не из Дублина, Лондона или Нью-Йорка — он приходит из глубокого космоса, где одинокий мир дрейфует без солнца и сияет полярными сияниями, более ослепительными, чем земное северное сияние.

Этот мир, названный SIMP J0136, возрастом около 200 миллионов лет, находится примерно в 20 световых годах от нас в созвездии Рыб. Он не совсем планета и не совсем звезда. Астрономы классифицируют его как коричневый карлик, иногда называемый «неудавшейся звездой». Как и звезды, он формируется из коллапсирующих облаков газа, но так и не набирает достаточной массы для поддержания термоядерного синтеза водорода в своем ядре — ключевого признака звезды.

И в отличие от Земли, SIMP J0136 не вращается вокруг собственного солнца. Это одинокая планета-изгой, которая совершает один оборот вокруг своей оси каждые два с половиной часа, свободно плавая в пространстве. Теперь, благодаря космическому телескопу «Джеймс Уэбб» (JWST), астрономы представили самый подробный на сегодняшний день «прогноз погоды» для этого странного мира, отследив subtle changes в его атмосфере за полный оборот.

Исследование, опубликованное 26 сентября в журнале Astronomy & Astrophysics, стало первым, в котором отслеживаются изменения атмосферы коричневого карлика по мере его вращения, revealing shifts в температуре, химическом составе и облаках. Астрономы заявляют, что эти открытия открывают новое окно в понимание погоды на мирах за пределами нашей Солнечной системы.

«Это одни из самых точных на сегодняшний день измерений атмосферы любого внесолнечного объекта, и первый раз, когда изменения в свойствах атмосферы были измерены напрямую», — заявил в своем заявлении ведущий автор исследования Эверт Наседкин из Тринити-колледжа в Дублине, Ирландия.

«Понимание этих погодных процессов будет crucial по мере того, как мы будем продолжать открывать и характеризовать экзомиры в будущем», — добавила в том же заявлении соавтор исследования Йоханна Фосс из Тринити-колледжа в Дублине.

Чувствительные инструменты JWST уловили малейшие изменения яркости вращающегося SIMP J0136, позволив ученым составить карту его атмосферных слоев. Астрономы давно подозревали, что мерцающий свет исходит от пятнистых облаков. Вместо этого исследование показало, что облака SIMP J0136, состоящие из похожих на песок горячих силикатных зерен, remarkably stable.

Настоящая драма разворачивалась выше в атмосфере, где команда обнаружила слой воздуха почти на 570 градусов по Фаренгейту (300 градусов Цельсия) теплее, чем предсказывали модели. Согласно исследованию, дополнительное тепло, скорее всего, вызвано полярными сияниями.

На Земле полярные сияния появляются в виде мерцающих занавесов света, когда заряженные частицы солнечного ветра взаимодействуют с магнитным полем нашей планеты. Однако на SIMP J0136 гораздо более сильное магнитное поле усиливает этот эффект: заряженные частицы врезаются в атмосферу с такой силой, что не только заставляют ее светиться, но и передают энергию самому воздуху, нагревая верхние слои мира.

JWST также зафиксировал крошечные колебания температуры менее чем на 40 градусов по Фаренгейту (5 градусов Цельсия) в более глубоких слоях, отмечается в исследовании. Ученые предполагают, что эти незначительные изменения температуры могут быть вызваны огромными штормовыми системами, возможно, подобными Большому Красному Пятну Юпитера, которые движутся по поверхности по мере вращения мира.

Поскольку коричневые карлики, такие как SIMP J0136, не затмеваются glare родительской звезды, они служат идеальными «заместителями» для гигантских экзопланет, orbiting distant suns. Изучая их погоду так подробно, астрономы начинают складывать воедино картину того, как ведут себя атмосферы на далеких мирах.

С помощью JWST и будущих обсерваторий, таких как Чрезвычайно Большой Телескоп (ELT) и планируемая NASA Обсерватория обитаемых миров (Habitable Worlds Observatory), астрономы надеются применить те же techniques к мирам, orbiting distant stars, и раскрыть, как их погода меняется и эволюционирует со временем.

Это открытие кардинально меняет наше представление о динамике атмосфер у изолированных небесных тел. Раньше считалось, что главным «двигателем» погоды на коричневых карликах являются именно контрастные облачные структуры. Теперь же выясняется, что ключевую роль может играть мощное магнитное поле, разогревающее верхние слои атмосферы до невероятных температур и создающее постоянные, глобальные сияния невиданной мощи.

Можно лишь представить, каким зрелищем были бы эти «небесные огни» для hypothetical наблюдателя на поверхности. Вместо привычных нам зеленых и фиолетовых всполохов, небо, вероятно, пылало бы интенсивным алым или инфракрасным свечением, невидимым человеческому глазу, но ослепительным для инструментов «Уэбба». Это постоянное, бушующее полярное сияние, не утихающее ни на секунду.

Более того, обнаружение возможных аналогов Большого Красного Пятна в более глубоких слоях намекает на невероятно сложную и многослойную метеорологическую систему. SIMP J0136 оказывается миром яростных штормов, бушующих под вечным световым шоу его собственных авроральных бурь.

Это исследование — лишь первое слово в новой главе внесолнечной климатологии. Каждый новый оборот одинокого коричневого карлика приносит новые данные, а с ними и новые вопросы. Что питает его магнитное поле в отсутствие ядерного синтеза? Как именно взаимодействуют его верхняя и нижняя атмосферы? И, наконец, если у таких «неудавшихся звезд» может быть столь богатая погода, то что же скрывают атмосферы настоящих планет-гигантов, ждущих своего часа быть изученными с той же тщательностью? Одиночество SIMP J0136 оказалось обманчивым — его космическая «погода» оказалась кипучей и полной скрытой жизни.