Oggetti deboli chiamati nane brune, meno massiccio del sole ma più massiccio di Giove, hanno forti venti e nuvole, in particolare, nuvole calde a chiazze fatte di goccioline di ferro e polvere di silicato. Gli scienziati hanno recentemente realizzato che queste nuvole giganti possono muoversi e addensarsi o assottigliarsi sorprendentemente rapidamente, in meno di un giorno terrestre, ma non capivo perché.

Ora, i ricercatori hanno un nuovo modello per spiegare come le nuvole si muovono e cambiano forma nelle nane brune, utilizzando le informazioni del telescopio spaziale Spitzer della NASA. Le onde giganti causano il movimento su larga scala delle particelle nelle atmosfere delle nane brune, cambiando lo spessore delle nuvole di silicato, i ricercatori riferiscono sulla rivista Scienza . Lo studio suggerisce anche che queste nuvole siano organizzate in bande confinate a diverse latitudini, viaggiando a velocità diverse in bande diverse.

"Questa è la prima volta che vediamo bande atmosferiche e onde nelle nane brune, " ha detto l'autore principale Daniel Apai, professore associato di astronomia e scienze planetarie presso l'Università dell'Arizona a Tucson.

Proprio come nell'oceano terrestre, diversi tipi di onde possono formarsi nelle atmosfere planetarie. Per esempio, nell'atmosfera terrestre, onde molto lunghe mescolano aria fredda dalle regioni polari alle medie latitudini, che spesso portano le nuvole a formarsi o dissiparsi.

La distribuzione e i movimenti delle nuvole sulle nane brune in questo studio sono più simili a quelli visti su Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Nettuno ha anche strutture nuvolose che seguono percorsi a bande, ma le sue nuvole sono fatte di ghiaccio. Osservazioni di Nettuno dalla navicella spaziale Kepler della NASA, operante nella sua missione K2, erano importanti in questo confronto tra il pianeta e le nane brune.

"I venti atmosferici delle nane brune sembrano essere più simili al familiare schema regolare di fasce e zone di Giove che al caotico ribollimento atmosferico visto sul sole e su molte altre stelle, ", ha affermato il coautore dello studio Mark Marley presso l'Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California.

le nane nane possono essere pensate come stelle fallite perché sono troppo piccole per fondere elementi chimici nei loro nuclei. Possono anche essere pensati come "super pianeti" perché sono più massicci di Giove, ma hanno più o meno lo stesso diametro. Come pianeti giganti gassosi, le nane brune sono per lo più costituite da idrogeno ed elio, ma si trovano spesso separati da qualsiasi sistema planetario. In uno studio del 2014 utilizzando Spitzer, gli scienziati hanno scoperto che le nane brune hanno comunemente tempeste atmosferiche.

A causa della loro somiglianza con gli esopianeti giganti, le nane brune sono finestre su sistemi planetari al di là del nostro. È più facile studiare le nane brune rispetto ai pianeti perché spesso non hanno una stella ospite brillante che le oscuri.

"È probabile che la struttura a bande e le grandi onde atmosferiche che abbiamo trovato nelle nane brune siano comuni anche negli esopianeti giganti, " ha detto Apai.

Usando Spitzer, gli scienziati hanno monitorato i cambiamenti di luminosità in sei nane brune per più di un anno, osservando ciascuno di essi ruotare 32 volte. Come una nana bruna ruota, le sue nuvole si muovono dentro e fuori l'emisfero visto dal telescopio, causando cambiamenti nella luminosità della nana bruna. Gli scienziati hanno quindi analizzato queste variazioni di luminosità per esplorare come sono distribuite le nuvole di silicato nelle nane brune.

I ricercatori si aspettavano che queste nane brune avessero tempeste ellittiche simili alla Grande Macchia Rossa di Giove, causati da zone ad alta pressione. La Grande Macchia Rossa è presente su Giove da centinaia di anni e cambia molto lentamente:tali "macchie" non potrebbero spiegare i rapidi cambiamenti di luminosità che gli scienziati hanno visto osservando queste nane brune. I livelli di luminosità delle nane brune variavano notevolmente nel corso di un giorno terrestre.

Per dare un senso agli alti e bassi della luminosità, gli scienziati hanno dovuto ripensare alle loro ipotesi su ciò che stava accadendo nelle atmosfere delle nane brune. Il miglior modello per spiegare le variazioni prevede onde grandi, propagandosi nell'atmosfera con periodi diversi. Queste onde farebbero ruotare le strutture delle nuvole con velocità diverse in bande diverse.

La ricercatrice dell'Università dell'Arizona, Theodora Karalidi, ha utilizzato un supercomputer e un nuovo algoritmo informatico per creare mappe di come le nuvole viaggiano su queste nane brune.

"Quando i picchi delle due onde sono sfalsati, nel corso della giornata si hanno due punti di massima luminosità, " disse Karalidi. "Quando le onde sono sincronizzate, ottieni un grande picco, rendendo la nana bruna due volte più luminosa di una singola onda."

I risultati spiegano il comportamento sconcertante e i cambiamenti di luminosità che i ricercatori hanno visto in precedenza. Il prossimo passo è cercare di capire meglio cosa causa le onde che guidano il comportamento del cloud.