Ett team av astronomer har upptäckt att den närmaste kända bruna dvärgen, Luhman 16A, visar tecken på molnband liknande de som ses på Jupiter och Saturnus. Detta är första gången forskare har använt polarimetritekniken för att bestämma egenskaperna hos atmosfäriska moln utanför solsystemet, eller exomoln.

Bruna dvärgar är föremål tyngre än planeter men lättare än stjärnor, och har vanligtvis 13 till 80 gånger massan av Jupiter. Luhman 16A är en del av ett binärt system som innehåller en andra brun dvärg, Luhman 16B. På ett avstånd av 6,5 ljusår, det är det tredje närmaste systemet till vår sol efter Alpha Centauri och Barnards stjärna. Båda bruna dvärgarna väger cirka 30 gånger så mycket som Jupiter.

Trots det faktum att Luhman 16A och 16B har liknande massor och temperaturer (cirka 1, 900° F eller 1, 000°C), och förmodligen bildat samtidigt, de visar markant olika väder. Luhman 16B visar inga tecken på stationära molnband, istället uppvisar bevis på mer oregelbundna, fläckiga moln. Luhman 16B har därför märkbara ljusstyrkavariationer som ett resultat av dess grumliga egenskaper, till skillnad från Luhman 16A.

"Som jorden och Venus, dessa föremål är tvillingar med väldigt olika väder, " sa Julien Girard från Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland, en medlem av upptäcktsteamet. "Det kan regna saker som silikater eller ammoniak. Det är ganska hemskt väder, faktiskt."

Forskarna använde ett instrument på Very Large Telescope i Chile för att studera polariserat ljus från Luhman 16-systemet. Polarisation är en egenskap hos ljus som representerar riktningen som ljusvågen svänger. Polariserade solglasögon blockerar en polariseringsriktning för att minska bländning och förbättra kontrasten.

"Istället för att försöka blockera den bländningen, vi försöker mäta det, " förklarade huvudförfattaren Max Millar-Blanchaer från California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena, Kalifornien.

När ljus reflekteras av partiklar, som molndroppar, det kan gynna en viss polarisationsvinkel. Genom att mäta den föredragna polariseringen av ljus från ett avlägset system, astronomer kan härleda förekomsten av moln utan att direkt lösa någon brun dvärgs molnstruktur.

"Även från ljusår bort, vi kan använda polarisering för att bestämma vad ljuset mötte längs sin väg, tillade Girard.

"För att avgöra vad ljuset mötte på sin väg jämförde vi observationer med modeller med olika egenskaper:bruna dvärgatmosfärer med solida molndäck, randiga molnband, och även bruna dvärgar som är oblate på grund av deras snabba rotation. Vi fann att endast modeller av atmosfärer med molnband kunde matcha våra observationer av Luhman 16A, " förklarade Theodora Karalidi från University of Central Florida i Orlando, Florida, en medlem av upptäcktsteamet.

Polarimetritekniken är inte begränsad till bruna dvärgar. Det kan också tillämpas på exoplaneter som kretsar kring avlägsna stjärnor. Atmosfärerna av heta, gasjättens exoplaneter liknar bruna dvärgars. Även om det kommer att vara mer utmanande att mäta en polarisationssignal från exoplaneter, på grund av deras relativa svaghet och närhet till sin stjärna, informationen som erhålls från bruna dvärgar kan potentiellt informera dessa framtida studier.

NASA:s kommande rymdteleskop James Webb skulle kunna studera system som Luhman 16 för att leta efter tecken på ljusstyrkavariationer i infrarött ljus som tyder på molnfunktioner. NASA:s Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) kommer att utrustas med ett koronagrafinstrument som kan leda polarimetri, och kanske kan upptäcka gigantiska exoplaneter i reflekterat ljus och eventuella tecken på moln i deras atmosfärer.

Denna studie har godkänts för publicering i The Astrofysisk tidskrift .