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, ao mesmo alvo celestial. Precisamente sincronizado, ambos telescópios começar a gravar a 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.
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 está acompanhando a evolução das nuvens de roda e sistemas de tempestade 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 maior parte da luz do anão que brilha no infravermelho invisível.
Concepção artística do 2MASS-2139 mostrado na parte superior da página, uma das seis anãs marrons monitorados ao longo de um ano com os do 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 marrom a cada 7,7 horas. O brilho e ofuscamento da luz do anão como ele gira dá afastado presença da tempestade. (Jon Lomberg, University of 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 e química por trás de seus mundos de tempestade.
"Nossos atuais capacidades 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 em Steward Observatory, que emigrou da China para Tucson em 2013 para se juntar à equipe Extrasolar Storms . "Por outro lado, as anãs marrons 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 tinha 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 desenvolvidas.
"A maior parte da radiação do anã 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 uma anã marrom também pode ser composto de silício, magnésio, alumínio e até mesmo ferro. Os astrônomos acreditam que a atmosfera de um anão marrom tem ventos uivantes a centenas de quilômetros 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 de três vezes o tamanho da Terra, tem sido observado por quase 200 anos, e não há provas de que ele pode ser pelo menos 350 anos de idade. Outros pontos, menores na atmosfera de Júpiter parecem ir e vir em vários momentos, aderindo ao redor por um mês ou até mesmo anos antes de se fundir com o outro ou pulverização catódica para 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 Extrasolar tempestades no comportamento nuvem similar - muitos marrom padrões de nuvens anão parecem ficar por anos - mas a previsão tempestade galáctico pode ser tão difícil quanto o seu homólogo terrestre, os astrônomos surpreendentes.
"Temos evidências de mudanças nessas atmosferas de uma hora para a próxima", diz Apai. "Agora sabemos que este tipo de mudanças rápidas 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 tempo no telescópio espacial Hubble, o outro grande Observatory da NASA. Estes são, provavelmente, os telescópios espaciais mais capazes. Temos dois instalações ao mesmo tempo para olhar para o mesmo alvo de acompanhar a evolução da nuvem, porque eles podem digitalizar várias camadas simultaneamente. "
Uma visão detalhada de como o "tempo" em outros mundos se comporta pode ser provocado pelos sensores a bordo do telescópio espacial Hubble, que se espalha a luz em um espectro em seu detector.
"Tomamos, digamos, 100 fotos dos rainbows 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 a 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 NASA permite que a equipe de monitoramento contínuo e ininterrupto Storms dos anões para até 24 horas de cada vez.Spitzer então 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 pelas altitudes mais baixas é alterada quando ele passa por um conjunto de nuvens maior, visto da Terra. A composição e espessura dessas camadas de nuvens pode reduzir a luz do anão quando as nuvens são mais grossos, ou deixar mais luz através quando um buraco nas nuvens aparecem. A cada spins anãs sobre seu eixo - em qualquer lugar de uma vez a cada poucas horas para até 13 horas - o que cria uma mudança periódica no brilho que pode ser gravado.
As alterações nesta ritmo luz por causa de nuvens em diferentes partes da atmosfera do anão pode ser extrema, aumentando e diminuindo a quantidade de luz registadas 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 acompanhar esses objetos, mesmo com mais tempo de observação, acompanhamento de atividades em 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 Storms 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 proporcionem contexto muito importante para a busca de vida nesses destinos. "
"A técnica que estamos usando em Extrasolar Storms 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 proporcionem contexto muito importante para a busca de vida nesses destinos. "
The Daily Galaxy via University of Arizona
Créditos de imagem: NASA / JPL-Caltech / University of Western Ontario / Stony Brook University
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