O Anão Marrom Frio WISE 0855-0714
Explorando a atmosfera única e as características do WISE 0855, o anão marrom mais frio conhecido.
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
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Índice
- O que torna a WISE 0855 especial?
- Observando o incompreensível
- O que encontramos?
- A importância do deutério
- O caso da fosfina
- As ferramentas do ofício
- De dados a descobertas
- Misturando tudo
- Conversa sobre temperatura
- Qual é a notícia sobre a água?
- O grande debate
- Possibilidades futuras
- O quadro maior
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
No vasto universo, alguns objetos celestes não são bem estrelas nem planetas. Esses são conhecidos como anãs marrons. Elas são como o filho do meio desajeitado da família das estrelas-grande demais pra ser um planeta, mas não tão massivo pra sustentar fusão nuclear como as estrelas fazem. Uma das anãs marrons mais interessantes é a WISE 0855-0714, que é a anã marrom mais fria conhecida, com uma temperatura gelada de 264 Kelvin.
O que torna a WISE 0855 especial?
A WISE 0855 não está só curtindo no espaço; ela também é uma ótima fonte pra estudar as Atmosferas de objetos celestes distantes. Os cientistas observam a WISE 0855 pra aprender mais sobre os componentes da sua atmosfera, o que pode ajudar a gente a entender as atmosferas de outros planetas, especialmente os que estão fora do nosso sistema solar.
Observando o incompreensível
Graças a telescópios avançados como o Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos conseguem agora coletar informações super detalhadas sobre a atmosfera da WISE 0855. O JWST é como um detetive superpotente, usando imagens de alta resolução pra desvendar os segredos guardados nas anãs marrons.
O que encontramos?
Usando o JWST, os cientistas detectaram algumas substâncias fascinantes na atmosfera da WISE 0855. Entre elas estavam o metano deuterado (que é um termo chique pra metano com uma forma mais pesada de hidrogênio, chamada deuterium) e Fosfina, um composto que contém fósforo.
A importância do deutério
Agora, por que o deutério é tão importante? Acontece que quando os astrônomos medem a proporção de deutério em relação ao hidrogênio comum, eles podem descobrir a massa da anã marrom. Se tem deutério flutuando na atmosfera, isso indica que o objeto provavelmente tem uma massa abaixo de um certo limite, o que significa que nunca chegou a fundir deutério em hélio. Então, encontrar deutério na WISE 0855 ajuda a confirmar que ela é uma anã marrom de baixa massa.
O caso da fosfina
Agora, sobre a fosfina, que é um pouco enigmática. No nosso sistema solar, a gente sabe que a fosfina é um ingrediente chave nas atmosferas dos gigantes gasosos, mas é difícil de achar em anãs marrons frias como a WISE 0855. Os cientistas acreditam que encontrá-la na WISE 0855 pode ajudar a preencher lacunas na nossa compreensão de como o fósforo se comporta no universo.
As ferramentas do ofício
E como os cientistas coletam todas essas informações? Eles usam espectros, que é basicamente uma forma de decompor a Luz em suas cores diferentes. Cada substância tem uma "assinatura" única no espectro, então quando uma substância está presente, ela altera a luz de uma maneira reconhecível. Observando como a luz interage com a atmosfera da WISE 0855, os cientistas podem determinar quais elementos ou moléculas estão presentes.
De dados a descobertas
Várias observações foram feitas da WISE 0855 em diferentes momentos, e os pesquisadores tiveram que analisar cuidadosamente todos esses dados. Eles queriam ter certeza de que o que viram no espectro realmente indicava a presença de metano deuterado e fosfina. Pode ser um pouco como tentar encontrar uma uva específica em um monte enorme de uvas-tudo isso enquanto se certificam de que as uvas não estão rolando pra longe.
Misturando tudo
Um dos principais desafios em estudar a WISE 0855 é entender como os gases se misturam na sua atmosfera. A mistura pode afetar quanto de cada substância está presente em diferentes níveis da atmosfera. É meio como tentar descobrir como os ingredientes se misturam em um smoothie cósmico gigante. Modelando vários cenários de mistura, os cientistas podem obter insights que ajudam a refinar suas compreensões das atmosferas das anãs marrons.
Conversa sobre temperatura
A temperatura desempenha um grande papel no que acontece dentro da WISE 0855. Por exemplo, em Temperaturas tão baixas, os processos que governam a química funcionam de forma diferente do que em ambientes mais quentes. Reações mais lentas podem levar a misturas gasosas incomuns, e é por isso que entender o perfil de temperatura é crucial.
Qual é a notícia sobre a água?
Quando a temperatura tá baixa o suficiente, a água pode se condensar em nuvens. Isso adiciona outra camada de complexidade à atmosfera da WISE 0855. Os pesquisadores estão tentando descobrir se existem nuvens de água lá e como elas podem interagir com outros gases na atmosfera.
O grande debate
Tem uma discussão rolando na comunidade científica sobre como interpretar os dados da WISE 0855. Diferentes técnicas de modelagem podem gerar resultados variados, o que significa que os pesquisadores precisam ser cuidadosos em suas análises. As melhores conclusões geralmente vêm da comparação de resultados entre vários modelos e conjuntos de dados.
Possibilidades futuras
As descobertas feitas ao estudar a WISE 0855 abrem muitos caminhos para pesquisas futuras. Aprender mais sobre o deutério e a fosfina pode levar a uma melhor compreensão das atmosferas de exoplanetas também. Porque se a gente conseguir entender as atmosferas desses mundos distantes, quem sabe o que mais podemos descobrir sobre a vida além do nosso próprio?
O quadro maior
Enquanto focam nessa anã marrom, os pesquisadores estão realmente tentando montar um quebra-cabeça maior. Quanto mais aprendem sobre a atmosfera da WISE 0855, melhor conseguem entender como esses objetos se formam e evoluem. É um pouco como ser um detetive cósmico, juntando pistas de mundos perdidos há muito tempo.
Conclusão
A WISE 0855 não é só uma anã marrom fria e distante; ela é um tesouro de informações esperando pra ser descoberto. O estudo da sua atmosfera fornece insights não apenas sobre suas próprias características, mas também sobre o comportamento de objetos celestes semelhantes em todo o universo. Fique de olho no céu, porque à medida que a tecnologia avança, quem sabe quais novas descobertas nos aguardam!
Título: Protosolar D-to-H abundance and one part-per-billion PH$_{3}$ in the coldest brown dwarf
Resumo: 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 atualização: 2024-11-25 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2411.14541
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.14541
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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