Zandwolken komen veel voor in atmosferen van bruine dwergen

Zandwolken kunnen condenseren, groeien en verdwijnen in sommige buitenaardse atmosferen. Een nieuwe kijk op oude gegevens laat zien dat wolken gemaakt van hete silicaatmineralen veel voorkomen in hemellichamen die bekend staan ​​als bruine dwergen.

“Dit is het eerste volledige contextuele begrip van een wolk buiten het zonnestelsel”, zegt astronoom Stanimir Metchev van de University of Western Ontario in Londen, Canada. Metchevs collega Genaro Suárez presenteerde het nieuwe werk 4 juli op de Cool Stars meeting in Toulouse, Frankrijk.

Wolken zijn er in vele smaken in ons zonnestelsel, van de waterdampwolken van de aarde tot de ammoniakbanden van Jupiter. Astronomen hebben ook de aanwezigheid van “extrasolaire wolken” op planeten buiten het zonnestelsel afgeleid (SN: 9/11/19).

Maar de enige extrasolaire wolken die direct zijn gedetecteerd, bevonden zich in de lucht van bruine dwergen – vage, rossige bollen die te groot zijn om planeten te zijn, maar te klein en koel om sterren te zijn. In 2004 gebruikten astronomen NASA’s Spitzer Space Telescope om bruine dwergen te observeren en gevlekte spectrale handtekeningen van zand — meer specifiek, korrels van silicaatmineralen zoals kwarts en olivijn. Een paar meer voorlopige voorbeelden van zandwolken werden gespot in 2006 en 2008.

Drijven in een van deze wolken zou voelen alsof je in een zandstorm zit, zegt planetair wetenschapper Mark Marley van de Universiteit van Arizona in Tucson, die betrokken was bij een van die vroege ontdekkingen. “Als je er een schep uit zou kunnen halen en mee naar huis zou kunnen nemen, zou je heet zand hebben.”

Astronomen vonden destijds zes voorbeelden van deze silicaatwolken. “Ik dacht dat dat het was”, zegt Marley. Theoretisch zouden er veel meer dan zes bruine dwergen met een zanderige lucht moeten zijn. Maar een deel van de Spitzer-telescoop had in 2009 geen koelvloeistof meer en was niet langer in staat om vergelijkbare wolkenchemie te meten.

Terwijl Suárez naar gearchiveerde Spitzer-gegevens voor een ander project keek, realiseerde hij zich dat er niet-gepubliceerde of niet-geanalyseerde gegevens waren over tientallen bruine dwergen. Dus analyseerde hij alle lichte sterren en bruine dwergen die Spitzer ooit had waargenomen, 113 objecten in totaal, waarvan er 68 nog nooit eerder waren gepubliceerdmeldt het team in juli Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.

“Het is heel indrukwekkend voor mij dat dit in het volle zicht verborgen was”, zegt Marley.

Niet elke bruine dwerg in het monster vertoonde sterke tekenen van silicaatwolken. Maar samen volgden de bruine dwergen een duidelijke trend. Voor dwergen en lichte sterren die heter zijn dan ongeveer 1700˚ Celsius, bestaan ​​silicaten als damp en vertonen de objecten geen tekenen van wolken. Maar onder die temperatuur beginnen er tekenen van wolken te verschijnen, die het dikst worden rond 1300˚ C. Dan verdwijnt het signaal voor bruine dwergen die koeler zijn dan ongeveer 1000˚ C, omdat de wolken diep in de atmosfeer wegzakken.

De bevinding bevestigt eerdere vermoedens dat silicaatwolken wijdverbreid zijn en onthult de omstandigheden waaronder ze zich vormen. Omdat bruine dwergen heet worden geboren en na verloop van tijd afkoelen, zouden de meeste van hen elke fase van de zandwolkevolutie moeten meemaken naarmate ze ouder worden. “We leren hoe deze bruine dwergen leven”, zegt Suárez. Toekomstig onderzoek kan de resultaten extrapoleren om atmosferen in planeten zoals Jupiter beter te begrijpen, merkt hij op.

De onlangs gelanceerde James Webb Space Telescope zal ook atmosferische chemie bestuderen in exoplaneten en bruine dwergen en zal specifiek op zoek gaan naar wolken (SN: 10/6/21). Marley kijkt ernaar uit om de trends uit dit onderzoek te combineren met toekomstige resultaten van JWST. “Het wordt echt een renaissance in de wetenschap van de bruine dwerg”, zegt hij.