Dim objekt som kallas bruna dvärgar, mindre massiv än solen men mer massiv än Jupiter, har kraftiga vindar och moln - specifikt, heta fläckiga moln gjorda av järndroppar och silikatdamm. Forskare insåg nyligen att dessa gigantiska moln kan röra sig och tjockna eller tunna överraskande snabbt, på mindre än en jorddag, men förstod inte varför.

Nu, forskare har en ny modell för att förklara hur moln rör sig och ändrar form hos bruna dvärgar, med hjälp av insikter från NASA:s rymdteleskop Spitzer. Jättevågor orsakar storskaliga rörelser av partiklar i bruna dvärgarnas atmosfär, ändra tjockleken på silikatmolnen, forskare rapporterar i tidningen Vetenskap . Studien föreslår också att dessa moln är organiserade i band som är begränsade till olika breddgrader, resa med olika hastigheter i olika band.

"Det här är första gången vi har sett atmosfäriska band och vågor i bruna dvärgar, "sa huvudförfattaren Daniel Apai, docent i astronomi och planetvetenskap vid University of Arizona i Tucson.

Precis som i jordens hav, olika typer av vågor kan bildas i planetariska atmosfärer. Till exempel, i jordens atmosfär, mycket långa vågor blandar kall luft från polarområdena till mittbredder, som ofta leder till att moln bildas eller försvinner.

Molnens fördelning och rörelser på bruna dvärgar i denna studie liknar mer dem som ses på Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. Neptunus har molnstrukturer som också följer bandade banor, men dess moln är gjorda av is. Observationer av Neptunus från NASA:s Kepler -rymdfarkoster, som arbetar i sitt K2 -uppdrag, var viktiga i denna jämförelse mellan planeten och bruna dvärgar.

"De bruna dvärgarnas atmosfäriska vindar verkar mer likna Jupiters välbekanta regelbundna mönster av bälten och zoner än den kaotiska atmosfäriska kokningen som ses på solen och många andra stjärnor, "säger studiemedförfattaren Mark Marley vid NASA:s Ames Research Center i Kaliforniens Silicon Valley.

rodda dvärgar kan ses som misslyckade stjärnor eftersom de är för små för att smälta kemiska element i sina kärnor. De kan också ses som "superplaneter" eftersom de är mer massiva än Jupiter, men har ungefär samma diameter. Som gasjätteplaneter, bruna dvärgar är mestadels gjorda av väte och helium, men de finns ofta bortsett från alla planetsystem. I en studie från 2014 med Spitzer, forskare fann att bruna dvärgar vanligtvis har atmosfäriska stormar.

På grund av deras likhet med jätte exoplaneter, bruna dvärgar är fönster in i planetsystem bortom våra egna. Det är lättare att studera bruna dvärgar än planeter eftersom de ofta inte har en ljus värdstjärna som döljer dem.

"Det är troligt att den bandade strukturen och de stora atmosfäriska vågorna vi hittade i bruna dvärgar också kommer att vara vanliga på jätte exoplaneter, Sa Apai.

Med Spitzer, forskare övervakade ljusförändringar hos sex bruna dvärgar under mer än ett år, observera var och en av dem rotera 32 gånger. När en brun dvärg roterar, dess moln rör sig in och ut från halvklotet sett av teleskopet, orsakar förändringar i ljusstyrkan hos den bruna dvärgen. Forskare analyserade sedan dessa ljusstyrkavariationer för att undersöka hur silikatmoln fördelas i de bruna dvärgarna.

Forskare hade väntat sig att dessa bruna dvärgar skulle ha elliptiska stormar som liknade Jupiters stora röda fläck, orsakas av högtryckszoner. Den stora röda fläcken har funnits i Jupiter i hundratals år och förändras mycket långsamt:Sådana "fläckar" kunde inte förklara de snabba ljusförändringar som forskare såg när de observerade dessa bruna dvärgar. De bruna dvärgarnas ljusstyrka varierade markant precis under en jorddag.

För att förstå ljusets upp- och nedgångar, forskare var tvungna att ompröva sina antaganden om vad som hände i den bruna dvärgatmosfären. Den bästa modellen för att förklara variationerna innebär stora vågor, sprider sig genom atmosfären med olika perioder. Dessa vågor skulle få molnstrukturerna att rotera med olika hastigheter i olika band.

University of Arizona forskare Theodora Karalidi använde en superdator och en ny datoralgoritm för att skapa kartor över hur molnen färdas på dessa bruna dvärgar.

"När de två vågornas toppar är förskjutna, under dagen finns det två punkter med maximal ljusstyrka, "Sa Karalidi." När vågorna är synkroniserade, du får en stor topp, gör den bruna dvärgen dubbelt så ljus som med en enda våg. "

Resultaten förklarar det förvirrande beteende och ljusstyrka som forskare tidigare sett. Nästa steg är att försöka bättre förstå vad som orsakar vågorna som driver molnbeteende.