Les astronomes ont trouvé des preuves d'un motif rayé de nuages sur la naine brune appelée Luhman 16A, comme illustré ici dans le concept de cet artiste. Les bandes de nuages ont été déduites à l'aide d'une technique appelée polarimétrie, dans lequel la lumière polarisée est mesurée à partir d'un objet astrophysique, tout comme les lunettes de soleil polarisées sont utilisées pour bloquer l'éblouissement. C'est la première fois que la polarimétrie est utilisée pour mesurer la configuration des nuages sur une naine brune. L'objet rouge à l'arrière-plan est Luhman 16B, la naine brune partenaire de Luhman 16A. Ensemble, cette paire est le système de naines brunes le plus proche de la Terre à 6,5 années-lumière. Crédit :Caltech/R. Blessé (IAPC)
Une équipe d'astronomes a découvert que la naine brune connue la plus proche, Luhman 16A, montre des signes de bandes nuageuses similaires à celles observées sur Jupiter et Saturne. C'est la première fois que des scientifiques utilisent la technique de la polarimétrie pour déterminer les propriétés des nuages atmosphériques en dehors du système solaire, ou exonuages.
Les naines brunes sont des objets plus lourds que les planètes mais plus légers que les étoiles, et ont généralement 13 à 80 fois la masse de Jupiter. Luhman 16A fait partie d'un système binaire contenant une seconde naine brune, Luhman 16B. A une distance de 6,5 années-lumière, c'est le troisième système le plus proche de notre Soleil après Alpha Centauri et Barnard's Star. Les deux naines brunes pèsent environ 30 fois plus que Jupiter.
Malgré le fait que Luhman 16A et 16B ont des masses et des températures similaires (environ 1, 900° F ou 1, 000°C), et vraisemblablement formé en même temps, ils montrent un temps nettement différent. Luhman 16B ne montre aucun signe de bandes nuageuses stationnaires, au lieu de cela présentant des preuves de plus irrégulières, nuages épars. Luhman 16B a donc des variations de luminosité notables en raison de ses caractéristiques nuageuses, contrairement au Luhman 16A.
"Comme la Terre et Vénus, ces objets sont des jumeaux avec un temps très différent, " a déclaré Julien Girard du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland, membre de l'équipe de découverte. "Il peut pleuvoir des choses comme des silicates ou de l'ammoniac. Il fait un temps assez horrible, réellement."
Les chercheurs ont utilisé un instrument du Very Large Telescope au Chili pour étudier la lumière polarisée du système Luhman 16. La polarisation est une propriété de la lumière qui représente la direction dans laquelle l'onde lumineuse oscille. Les lunettes de soleil polarisées bloquent une direction de polarisation pour réduire l'éblouissement et améliorer le contraste.
"Au lieu d'essayer de bloquer cet éblouissement, nous essayons de le mesurer, " a expliqué l'auteur principal Max Millar-Blanchaer du California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena, Californie.
Lorsque la lumière est réfléchie par des particules, comme les gouttelettes de nuages, il peut favoriser un certain angle de polarisation. En mesurant la polarisation préférée de la lumière d'un système distant, les astronomes peuvent déduire la présence de nuages sans résoudre directement la structure des nuages des naines brunes.
"Même à des années-lumière, nous pouvons utiliser la polarisation pour déterminer ce que la lumière a rencontré le long de son chemin, " ajouta Girard.
« Pour déterminer ce que la lumière rencontrait sur son chemin, nous avons comparé les observations à des modèles aux propriétés différentes :des atmosphères de naines brunes avec des ponts de nuages solides, bandes de nuages rayés, et même des naines brunes qui sont aplaties en raison de leur rotation rapide. Nous avons constaté que seuls les modèles d'atmosphères avec des bandes nuageuses pouvaient correspondre à nos observations de Luhman 16A, " a expliqué Theodora Karalidi de l'Université de Floride centrale à Orlando, Floride, membre de l'équipe de découverte.
La technique de polarimétrie ne se limite pas aux naines brunes. Il peut également être appliqué aux exoplanètes en orbite autour d'étoiles lointaines. Les atmosphères chaudes, Les exoplanètes géantes gazeuses sont similaires à celles des naines brunes. Bien que la mesure d'un signal de polarisation provenant d'exoplanètes soit plus difficile, en raison de leur faiblesse relative et de leur proximité avec leur étoile, les informations obtenues à partir des naines brunes peuvent potentiellement éclairer ces futures études.
Le prochain télescope spatial James Webb de la NASA serait capable d'étudier des systèmes comme Luhman 16 pour rechercher des signes de variations de luminosité dans la lumière infrarouge qui indiquent les caractéristiques des nuages. Le télescope d'enquête infrarouge à champ large de la NASA (WFIRST) sera équipé d'un instrument coronographe qui peut effectuer la polarimétrie, et peut être capable de détecter des exoplanètes géantes dans la lumière réfléchie et des signes éventuels de nuages dans leurs atmosphères.
Cette étude a été acceptée pour publication dans The Journal d'astrophysique .
