Благодаря уникальным данным удалось изучить слоистую и динамичную атмосферу экзопланеты, схожей с Юпитером, используя в качестве аналогии ближайший коричневый карлик.
Газовый гигант Бета Живописца b — одна из наиболее тщательно исследованных экзопланет, ее даже удалось сфотографировать напрямую. Расположена она в 63 световых годах от нас, имеет массу в семь раз больше массы Юпитера и в 1,65 раза больший диаметр. Бету Живописца b относят к « супер-юпитерам» — планетам, способным увеличивать свою массу в разы, а порой и в десятки раз по сравнению с Юпитером.
По многим параметрам «супер-юпитеры» близки к коричневым карликам, которые занимают промежуточное положение между планетами и звездами. «Супер-юпитеры» тесно связаны со своими звездами и затмеваются их светом, в то время как коричневые карлики являются самостоятельными объектами. Поэтому для изучения атмосферы Беты Живописца b астрономы решили исследовать коричневый карлик 2MASS J22081363+2921215, схожий с планетой по размерам и температуре, но не связанный с какой-либо звездой. Кроме того, как карлик, так и Бета Живописца b входят в ближайшую к нам группу молодых звезд, объединенных общим движением и, видимо, происхождением.
Наземные телескопы неэффективны для подобных наблюдений, так как земная атмосфера поглощает значительную часть инфракрасного излучения. В связи с этим исследователи использовали спектрограф MOSFIRE, установленный в Обсерватории Кека, который обеспечивает достаточно широкое поле зрения. Это позволило одновременно зафиксировать звезды вместе с коричневым карликом. О результатах своей работы Елена Манджавакас (Elena Manjavacas) и ее соавторы сообщают в статье, которая принята к публикации в The Astronomical Journal и доступна в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org.
Анализ спектра, прошедшего через атмосферу, и его сравнение с ранее определенным базовым спектром позволили ученым установить, какие линии поглощались в воздухе и каким образом. Это, в свою очередь, дало возможность воссоздать спектр коричневого карлика и изучить его атмосферу. Обладая размерами в 12 раз превышающими Юпитер, он демонстрировал высокую температуру, оцененную в 1500 °С. Кроме того, коричневый карлик характеризуется быстрым вращением, совершая полный оборот всего за три с половиной часа, что приводит к непрекращающимся мощным турбулентным вихрям в его атмосфере.
Используя инструмент MOSFIRE, за два с половиной часа наблюдений были рассмотрены как сама планета, так и отдельные светящиеся участки, демонстрирующие движение. Эти данные указывают на то, что атмосфера состоит из облаков, через которые проникает инфракрасное излучение горячего карлика. В облаках, расположенных на большой высоте, идентифицированы соединения иодида калия и силиката магния. На меньшей высоте калий заменен на натрий, а на большей глубине наблюдаются облака оксида алюминия. Общая толщина атмосферы, по предварительным оценкам, составляет 718 километров, и предполагается, что атмосфера у экзопланеты Beta Pictoris b имеет схожую структуру.