La enana marrón fría WISE 0855-0714
Explorando la atmósfera única y las características de WISE 0855, el enano marrón más frío conocido.
Melanie J. Rowland, Caroline V. Morley, Brittany E. Miles, Genaro Suárez, Jacqueline K. Faherty, Andrew J. Skemer, Samuel A. Beiler, Michael R. Line, Gordon L. Bjoraker, Jonathan J. Fortney, Johanna M. Vos, Sherelyn Alejandro Merchan, Mark Marley, Ben Burningham, Richard Freedman, Ehsan Gharib-Nezhad, Natasha Batalha, Roxana Lupu, Channon Visscher, Adam C. Schneider, T. R. Geballe, Aarynn Carter, Katelyn Allers, James Mang, Dániel Apai, Mary Anne Limbach, Mikayla J. Wilson
― 6 minilectura
Tabla de contenidos
- ¿Qué hace especial a WISE 0855?
- Observando lo incomprensible
- ¿Qué encontramos?
- La importancia del deuterio
- El caso de la fosfina
- Las herramientas del oficio
- De datos a descubrimiento
- Mezclándolo todo
- Hablando de temperatura
- ¿Qué pasa con el agua?
- El gran debate
- Posibilidades futuras
- La imagen más grande
- Conclusión
- Fuente original
- Enlaces de referencia
En el vasto universo, algunos objetos celestiales no son exactamente estrellas o planetas. Estos se conocen como enanas marrones. Son como el hijo del medio torpe de la familia estelar: demasiado grandes para ser un planeta, pero no lo suficientemente masivos para sostener la fusión nuclear como lo hacen las estrellas. Una de las enanas marrones más interesantes es WISE 0855-0714, que resulta ser la enana marrón conocida más fría a una temperatura helada de 264 Kelvin.
¿Qué hace especial a WISE 0855?
WISE 0855 no está solo enfriándose en el espacio; también es una gran fuente para estudiar las Atmósferas de objetos celestiales lejanos. Los científicos observan WISE 0855 para aprender más sobre los componentes de su atmósfera, lo que podría ayudarnos a entender las atmósferas de otros planetas, especialmente los que están fuera de nuestro sistema solar.
Observando lo incomprensible
Gracias a telescopios avanzados como el Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos ahora pueden reunir información muy detallada sobre la atmósfera de WISE 0855. El JWST es como un detective supercargado, usando su imagen de alta resolución para revelar los secretos guardados dentro de las enanas marrones.
¿Qué encontramos?
Usando el JWST, los científicos detectaron algunas sustancias fascinantes en la atmósfera de WISE 0855. Entre ellas estaban el metano deuterado (que es un término elegante para el metano con una forma más pesada de hidrógeno llamada deuterio) y la Fosfina, un compuesto que contiene fósforo.
La importancia del deuterio
Ahora, ¿por qué es tan importante el deuterio? Resulta que cuando los astrónomos miden la relación de deuterio a hidrógeno normal, pueden aprender sobre la masa de la enana marrón. Si hay deuterio flotando en la atmósfera, le dice a los investigadores que el objeto probablemente tiene una masa por debajo de cierto umbral, lo que significa que nunca realmente logró fusionar deuterio en helio. Así que, encontrar deuterio en WISE 0855 ayuda a confirmar que es una enana marrón de baja masa.
El caso de la fosfina
Ahora es el turno de la fosfina, que es un poco un misterio. En nuestro sistema solar, sabemos que la fosfina es un ingrediente clave en las atmósferas de los gigantes gaseosos, pero es difícil de detectar en enanas marrones frías como WISE 0855. Los científicos creen que encontrarla en WISE 0855 puede ayudar a llenar vacíos en nuestra comprensión de cómo se comporta el fósforo en el universo.
Las herramientas del oficio
Entonces, ¿cómo recopilan los científicos toda esta información? Usan espectros, que es esencialmente una forma de descomponer la Luz en sus diferentes colores. Cada sustancia tiene una "firma" única en el espectro, así que cuando una sustancia está presente, altera la luz de una manera reconocible. Al observar cómo la luz interactúa con la atmósfera de WISE 0855, los científicos pueden determinar qué elementos o moléculas están presentes.
De datos a descubrimiento
Se tomaron varias observaciones de WISE 0855 en diferentes momentos, y los investigadores tuvieron que analizar cuidadosamente todos estos datos. Quisieron asegurarse de que lo que vieron en el espectro realmente indicaba la presencia de metano deuterado y fosfina. Puede ser un poco como tratar de encontrar una uva específica en un enorme racimo de uvas, mientras se asegura de que las uvas no se estén rodando.
Mezclándolo todo
Uno de los desafíos clave en el estudio de WISE 0855 es entender cómo se mezclan los gases en su atmósfera. La mezcla puede afectar cuánto de cada sustancia está presente en diferentes niveles dentro de la atmósfera. Es algo así como tratar de averiguar cómo se mezclan los ingredientes en un enorme batido cósmico. Al modelar varios escenarios de mezcla, los científicos pueden obtener información que ayuda a afinar su comprensión de las atmósferas de las enanas marrones.
Hablando de temperatura
La temperatura juega un gran papel en lo que sucede dentro de WISE 0855. Por ejemplo, a tan bajas Temperaturas, los procesos que rigen la química funcionan de manera diferente que en ambientes más cálidos. Las reacciones más lentas pueden llevar a mezclas gaseosas inusuales, por lo que entender el perfil de temperatura es crucial.
¿Qué pasa con el agua?
Cuando la temperatura es lo suficientemente baja, el agua puede condensarse en nubes. Esto añade otra capa de complejidad a la atmósfera de WISE 0855. Los investigadores están tratando de averiguar si existen nubes de agua allí y cómo podrían interactuar con otros gases en la atmósfera.
El gran debate
Hay una discusión en curso en la comunidad científica sobre cómo interpretar los datos de WISE 0855. Diferentes técnicas de modelado pueden dar resultados variados, lo que significa que los investigadores deben ser diligentes en sus análisis. Las mejores conclusiones suelen venir de comparar resultados de varios modelos y conjuntos de datos.
Posibilidades futuras
Los descubrimientos hechos al estudiar WISE 0855 abren muchas vías para futuras investigaciones. Aprender más sobre el deuterio y la fosfina puede llevar a una mejor comprensión de las atmósferas de los exoplanetas también. Porque si podemos entender las atmósferas de estos mundos lejanos, quién sabe qué más podríamos descubrir sobre la vida más allá de la nuestra.
La imagen más grande
Mientras se enfocan en esta enana marrón, los investigadores realmente están tratando de armar un rompecabezas más grande. Cuanto más aprenden sobre la atmósfera de WISE 0855, mejor pueden entender cómo se forman y evolucionan estos objetos. Es un poco como ser un detective cósmico, armando pistas de mundos perdidos hace tiempo.
Conclusión
WISE 0855 no es solo una enana marrón fría y distante; es un tesoro de información esperando ser descubierto. El estudio de su atmósfera proporciona conocimientos no solo sobre sus propias características, sino también sobre el comportamiento de objetos celestiales similares en todo el universo. ¡Mantén un ojo en el cielo porque a medida que la tecnología mejora, quién sabe qué nuevos descubrimientos nos esperan!
Título: Protosolar D-to-H abundance and one part-per-billion PH$_{3}$ in the coldest brown dwarf
Resumen: The coldest Y spectral type brown dwarfs are similar in mass and temperature to cool and warm ($\sim$200 -- 400 K) giant exoplanets. We can therefore use their atmospheres as proxies for planetary atmospheres, testing our understanding of physics and chemistry for these complex, cool worlds. At these cold temperatures, their atmospheres are cold enough for water clouds to form, and chemical timescales increase, increasing the likelihood of disequilibrium chemistry compared to warmer classes of planets. JWST observations are revolutionizing the characterization of these worlds with high signal-to-noise, moderate resolution near- and mid-infrared spectra. The spectra have been used to measure the abundances of prominent species like water, methane, and ammonia; species that trace chemical reactions like carbon monoxide; and even isotopologues of carbon monoxide and ammonia. Here, we present atmospheric retrieval results using both published fixed-slit (GTO program 1230) and new averaged time series observations (GO program 2327) of the coldest known Y dwarf, WISE 0855-0714 (using NIRSpec G395M spectra), which has an effective temperature of $\sim$ 264 K. We present a detection of deuterium in an atmosphere outside of the solar system via a relative measurement of deuterated methane (CH$_{3}$D) and standard methane. From this, we infer the D/H ratio of a substellar object outside the solar system for the first time. We also present a well-constrained part-per-billion abundance of phosphine (PH$_{3}$). We discuss our interpretation of these results and the implications for brown dwarf and giant exoplanet formation and evolution.
Autores: Melanie J. Rowland, Caroline V. Morley, Brittany E. Miles, Genaro Suárez, Jacqueline K. Faherty, Andrew J. Skemer, Samuel A. Beiler, Michael R. Line, Gordon L. Bjoraker, Jonathan J. Fortney, Johanna M. Vos, Sherelyn Alejandro Merchan, Mark Marley, Ben Burningham, Richard Freedman, Ehsan Gharib-Nezhad, Natasha Batalha, Roxana Lupu, Channon Visscher, Adam C. Schneider, T. R. Geballe, Aarynn Carter, Katelyn Allers, James Mang, Dániel Apai, Mary Anne Limbach, Mikayla J. Wilson
Última actualización: 2024-11-25 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2411.14541
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.14541
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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