褐色矮星の大気の動きを理解する

コアで重水素しか融合出来ない褐色矮星では、大気の動きがガス惑星と同様と考えられる。褐色矮星全体の明るさの変化が速いので大気中に二つの波が存在し、ガス惑星の様な雲の帯が回転していることが分かった。以下、機械翻訳。
2017年8月18日
科学者は褐色矮星の天気予報を改善する

この芸術家のコンセプトは、海王星と他の外惑星で見られるものに似ていると考えられる雲の帯を持つ茶色の矮星を示しています。
クレジット：NASA / JPL-Caltech

太陽よりも巨大ではなく木星よりも巨大な褐色矮星と呼ばれる薄暗い物体は、強力な風と雲、具体的には鉄の小滴とケイ酸塩の塵からなる熱い斑点の雲を持っています。科学者たちは最近、これらの巨大な雲が地球の日よりも驚くほど速く動くことができることを認識しましたが、理由を理解できませんでした。
NASAのスピッツァー宇宙望遠鏡の洞察を利用して、褐色矮星の雲がどのように動いて形が変化するかを説明する新しいモデルが、研究者たちにもたらされました。巨大波は、褐色矮星の大気中の粒子の大規模な動きを引き起こし、ケイ酸塩雲の厚さを変化させると、Science誌に報告されている。この研究はまた、これらの雲が異なる緯度に限定されたバンドで構成され、異なるバンドで異なる速度で移動することを示唆しています。
ツーソンのアリゾナ大学の天文学と惑星科学の准教授であるDaniel Apaiは次のように述べています。「これは褐色矮星の大気帯と波を初めて見た時です。
地球の海洋のように、惑星の大気中にはさまざまな種類の波が形成されます。例えば、地球の大気中では、非常に長い波が、極地から中緯度までの冷たい空気を混ぜることがあり、しばしば雲の形成や消散を引き起こします。
この研究における褐色矮星の雲の分布および動きは、木星、土星、天王星および海王星に見られるものに類似している。海王星は縞模様の道をたどる雲の構造も持っていますが、その雲は氷で出来ています。K2ミッションで運営されているNASAのケプラー宇宙望遠鏡の海王星観測は、この惑星と褐色矮星の比較において重要でした。
「褐色矮星の大気の風は、太陽や他の多くの星で見られるカオス的な大気の沸騰よりも、木星の慣れた規則的なベルトやゾーンのパターンに似ているようだ」とNASAのAmes Research Centerの共同研究者、谷。
褐色矮星は、彼らの核で化学元素を融合するには小さすぎるので、失敗した星と考えることができます。彼らは木星よりも巨大で、直径はおおよそ同じであるため、「超惑星」と考えることもできます。巨大ガス惑星と同様に、褐色矮星は主に水素とヘリウムから作られていますが、惑星系以外にも多く見られます。ではスピッツァーを使って2014年の研究、科学者たちは、褐色矮星は、一般的に大気中の嵐を持っていることがわかりました。
巨大な系外惑星との類似性のために、褐色矮星は私たち自身の限界を超えた惑星系への窓です。惑星よりも褐色矮星を調べる方が簡単ですが、なぜなら惑星には明るい宿主星がないことが多いからです。
「褐色矮星で見つかった帯状構造と大きな大気波も巨大な系外惑星でよく見られるだろう」とApai氏は語った。
Spitzerを使用して、科学者たちは6個の褐色矮星の明るさの変化を1年以上監視し、それぞれが32回回転することを観察しました。褐色矮星が回転すると、その雲が望遠鏡で見られる半球の内外に移動し、褐色矮星の明るさが変化します。科学者たちは、これらの明るさの変化を分析して、褐色矮星にシリケート雲がどのように分布しているかを調べました。
研究者たちは、これらの褐色矮星たちが、高圧ゾーンによって引き起こされた木星の大赤色斑点に似た楕円形の嵐を持つことを期待していました。グレートレッドスポットは木星に何百年も存在し、非常にゆっくりと変化しています。このような「スポット」は、これらの褐色矮星を観察しながら科学者が見た明るさの急激な変化を説明できませんでした。褐変した矮星の明るさは、地球の日のあいだに著しく変化しました。
明るさの浮き沈みを感知するために、科学者は、褐色矮星の大気中で起こっていることについて彼らの前提を再考しなければならなかった。この変動を説明する最良のモデルは、異なる周期で大気中を伝播する大きな波を含む。これらの波は、雲構造を異なるバンドで異なる速度で回転させる。
アリゾナ大学の研究者Theodora Karalidiはスーパーコンピュータと新しいコンピュータアルゴリズムを使って、褐色矮星に雲がどのように移動するかの地図を作成しました。
「2つの波のピークが相殺されると、1日のうちに最高輝度の2つの点がある」とKaralidi氏は語った。「波が同期しているときには、大きな峰が1つあり、褐色矮星は単一の波の2倍の明るさになります」
結果は、以前に研究者が見た謎めいた挙動と明るさの変化を説明しています。次のステップは、雲の動きを引き起こす波の原因をよりよく理解しようとすることです。
JPLはNASAの科学ミッション・ディレクター、ワシントンのスピッツァー宇宙望遠鏡の任務を管理しています。カリフォルニア州パサデナのカルテック（Caltech）にあるスピッツァー・サイエンス・センター（Spitzer Science Center）で科学的な活動が行われています。宇宙船の操業は、コロラド州リトルトンのロッキード・マーティン・スペース・システムズ社（Lockheed Martin Space Systems Company）に基づいている。データは、CaltechのInfrared Processing and Analysis Centerに保管されているInfrared Science Archiveに保存されています。CaltechはNASAのJPLを管理しています。Spitzerの詳細については、次のWebサイトを参照してください。
http://spitzer.caltech.edu
https://www.nasa.gov/spitzer

最終更新日：2017年8月18日
タグ： エイムズ研究センター、ジェット推進研究所、ケプラーとK2 、スピッツァー宇宙望遠鏡　宇宙

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