Sao lùn nâu - những vật thể không phải là một hành tinh và không phải là một ngôi sao - là những vật lạ kỳ lạ có khối lượng quá thấp để đốt cháy hydro, nhưng nặng hơn các hành tinh. Chúng chỉ phát ra một lượng ánh sáng mờ nhạt, vì vậy chúng rất khó phát hiện, khiến các nhà khoa học không chắc có bao nhiêu trong số chúng có thể ở ngoài đó trong thiên hà của chúng ta.
Nhưng các nhà thiên văn học đã để mắt đến một sao lùn nâu đặc biệt được gọi là WISE 0855. Chỉ cách Trái đất 7,2 năm ánh sáng, nó là vật thể lạnh nhất được biết đến bên ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta và hầu như không nhìn thấy được ở bước sóng hồng ngoại. Nhưng với một số kỹ thuật quan sát quang phổ xảo quyệt, các nhà thiên văn học hiện đã xác định vật thể này có một số đặc điểm thú vị: bầu khí quyển của nó đầy những đám mây hơi nước. Đây là lần đầu tiên những đám mây nước được phát hiện bên ngoài Hệ mặt trời của chúng ta.
Andrew Skemer, trợ lý giáo sư thiên văn học và vật lý thiên văn tại UC Santa Cruz và là tác giả đầu tiên trên một bài báo trên WISE 0855 được xuất bản trên tạp chí Astrophysical Journal ( giấy có sẵn trên arXiv ở đây). Bây giờ chúng ta có một quang phổ, chúng ta thực sự có thể bắt đầu suy nghĩ về những gì diễn ra trong đối tượng này. Phổ của chúng tôi cho thấy WISE 0855 bị chi phối bởi hơi nước và mây, với diện mạo tổng thể rất giống với Sao Mộc.
Tên lùn nâu này tên đầy đủ là WISE J085510.83-071442.5, nhưng chúng tôi đã kết bạn với nhau, vì vậy nó ngắn gọn W0855. Nó có khối lượng gấp khoảng năm lần sao Mộc và là sao lùn nâu lạnh nhất từng được phát hiện, với nhiệt độ trung bình khoảng 250 độ Kelvin, hoặc âm 10 độ F, âm 20 C. Điều đó khiến nó gần như lạnh như sao Mộc, tức là 130 độ Kelvin.
Đây là cơ hội đầu tiên của chúng tôi để nghiên cứu một vật thể có khối lượng hành tinh ngoài hệ mặt trời gần như lạnh như những người khổng lồ về khí của chúng ta,
Skemer và nhóm của ông đã sử dụng kính viễn vọng Gemini-North ở Hawaii và Máy quang phổ hồng ngoại gần Gemini để quan sát WISE 0855 trong 13 đêm trong tổng thời gian khoảng 14 giờ. Skemer là một phần của nhóm nghiên cứu đối tượng này vào năm 2014 đã tìm thấy các dấu hiệu dự kiến của các đám mây nước dựa trên dữ liệu trắc quang rất hạn chế. Skemer cho biết thu được một quang phổ (tách ánh sáng từ một vật thể thành các bước sóng thành phần của nó) là cách duy nhất để phát hiện thành phần phân tử của vật thể này.
Một video về khám phá và nghiên cứu năm 2014 của WISE 0855:
WISE 0855 quá mờ nhạt đối với quang phổ thông thường ở bước sóng quang hoặc gần hồng ngoại, nhưng nhóm nghiên cứu đã đưa ra một thách thức và xem xét sự phát xạ nhiệt từ vật thể ở bước sóng trong một cửa sổ hẹp khoảng 5 micron.
Tôi nghĩ rằng tất cả mọi người trong nhóm nghiên cứu thực sự tin rằng chúng tôi đang mơ ước nghĩ rằng chúng tôi có thể thu được quang phổ của sao lùn nâu này bởi vì ánh sáng nhiệt của nó rất yếu. WISE 0855, tuyệt vời và mờ nhạt đến mức nhiều nhà thiên văn học nghĩ rằng phải mất nhiều năm trước khi có thể thu được quang phổ. Tôi nghĩ rằng chúng tôi phải đợi cho đến khi Kính viễn vọng Không gian James Webb hoạt động để thực hiện việc này, thì ông Sk Sk nói.
Khung cảnh quang phổ này cung cấp một cái nhìn thoáng qua vào môi trường của bầu không khí WISE 0855. Với dữ liệu trong tay, các nhà nghiên cứu sau đó đã phát triển các mô hình khí quyển của hóa học cân bằng cho một sao lùn nâu ở 250 độ Kelvin và tính toán phổ kết quả theo các giả định khác nhau, bao gồm các mô hình mây và không mây. Các mô hình dự đoán phổ bị chi phối bởi các tính năng do hơi nước và mô hình mây mang lại sự phù hợp nhất với các tính năng trong phổ của WISE 0855.
Trong khi quang phổ của vật thể này rất giống với Sao Mộc, WISE 0855 dường như có bầu không khí ít nhiễu loạn hơn.
Quang phổ cho phép chúng ta điều tra các tính chất động học và hóa học đã được nghiên cứu từ lâu trong bầu khí quyển Sao Mộc, nhưng lần này là trên một thế giới ngoài hệ mặt trời, có thể nói.
Các nhà khoa học cho biết WISE 0855 trông giống Sao Mộc hơn bất kỳ ngoại hành tinh nào được phát hiện, điều này đặc biệt hấp dẫn kể từ khi nhiệm vụ Juno vừa bắt đầu hành trình khám phá tại thế giới khổng lồ. Sao Mộc, cùng với các hành tinh khí khác trong Hệ Mặt Trời của chúng ta, tất cả đều có mây và bão, mặc dù các đám mây Sao Mộc chủ yếu được tạo thành từ amoniac với các đám mây cấp thấp hơn có lẽ chứa nước. Một trong những mục tiêu của Juno, là xác định sự phong phú về nước trên toàn cầu tại Sao Mộc.
Nguồn: UC Santa Cruz, Gemini
