Коричневые карлики представляют собой нечто среднее между звездами и планетами-гигантами. Их температура и состав атмосферы похожи на параметры некоторых молодых экзопланет. Поэтому, наблюдая за ними, можно изучать процессы, происходящие в том числе в атмосферах далеких миров.
SIMP 0136 расположился примерно в 20 световых годах от Земли. Его температура достигает около 830 градусов Цельсия. Полный оборот вокруг своей оси коричневый карлик совершает всего за 2,4 часа. По мере вращения его яркость меняется, причем на разных длинах волн по-разному. Это указывает на то, что атмосфера объекта неоднородна: в ней есть облака, а отдельные области могут быть горячее или холоднее других.
Чтобы увидеть изменения в разных слоях атмосферы, нужно измерить разные длины волн. Именно так и поступили астрономы. С помощью спектрографа NIRSpec, установленного на борту «Уэбба», исследователи непрерывно наблюдали SIMP 0136 в течение 2,9 часа — дольше обычного оборота карлика. Анализ выявил 287 спектров, снятых с интервалом приблизительно 37 секунд и с диапазоном длин волн от 0,9 до 5,3 микрометра.
Выяснилось, что почти все заметные изменения спектра SIMP 0136 можно описать с помощью всего двух основных процессов. Первый связан преимущественно с изменениями температуры атмосферы, а второй — с облаками и тем, как они распределены по высоте. На них приходится 79 процентов всех изменений в данных, включая помехи.
Эту интерпретацию проверили с помощью моделей атмосфер Sonora Diamondback. В них менялись температура, металличность (количество элементов тяжелее гелия) и свойства облаков. Их, например, можно было сделать тоньше, плотнее и протяженнее. Сравнение подтвердило изначальный результат: первая компонента была связана в основном с температурой, а вторая — с облаками.
Также ученые выделили три основных состояния атмосферы: горячее с тонкими облаками, холодное с похожими облаками и холодное с плотными облаками. При этом речь необязательно идет о трех отдельных областях: телескоп видит излучение всей обращенной к нему стороны SIMP 0136.
Интересно, что по мере вращения карлика эти состояния сменяли друг друга, показывая, что его атмосфера неоднородна. Таким образом, спектры позволили восстановить устройство атмосферы объекта, поверхность которого телескоп видит лишь как точку.
Результаты научной работы, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, показали, что за изменениями яркости коричневого карлика, вероятно, скрываются всего два процесса. В будущем метод позволит изучать температуру и облака в атмосферах других карликов и экзопланет.