Onderzoekers hebben voor het eerst de windsnelheid gemeten op een bruine dwerg. En dat gaat er niet zacht aan toe.

Met behulp van de Very Large Array (VLA) en ruimtetelescoop Spitzer hebben onderzoekers voor het eerst de windsnelheid op een bruine dwerg in kaart gebracht. Op basis van kennis over Jupiter, kwam het team namelijk ineens tot het besef dat ze de windsnelheid op een bruine dwerg konden meten door radio-observaties van de VLA te combineren met de infrarood-observaties van Spitzer. “Toen we ons dit realiseerden, waren we verrast dat niemand dit al eerder had gedaan,” aldus onderzoeker Katelyn Allers.

Bruine dwerg
De astronomen bestudeerden een bruine dwerg genaamd 2MASS J10475385 + 2124234. Dit hemellichaam is ongeveer even groot als planeet Jupiter, maar ongeveer 40 keer zo massief. De bruine dwerg bevindt zich op ongeveer 34 lichtjaar afstand van de aarde.


Meer over bruine dwergen
Een bruine dwerg heeft een massa die kleiner is dan de massa van een ster, maar veel groter is dan die van een gasreus. Omdat bruine dwergen op dezelfde manier ontstaan als een ster, maar te klein zijn om tot kernfusie te komen, worden bruine dwergen ook wel mislukte sterren genoemd.

In de studie hebben de onderzoekers gepoogd om de windsnelheid van de bruine dwerg te achterhalen. Hiervoor gebruikten ze een nieuwe techniek. “Dit is de eerste keer dat we deze methode probeerden,” zegt Allers. De onderzoekers kwamen op dit idee dankzij planeet Jupiter. “We merkten op dat de rotatieperiode van Jupiter zoals bepaald door radio-observaties anders is dan de rotatie-periode bepaald door observaties in zichtbare- en infrarood golflengten,” gaat Allers verder. “Dat verschil is omdat de radio-emissie wordt veroorzaakt door elektronen die een wisselwerking aan gaan met het magnetische veld van de planeet – die diep in het binnenste geworteld is – terwijl de infraroodemissie uit de bovenste regionen van de atmosfeer komt. De atmosfeer draait sneller dan het binnenste van de planeet en het verschil in snelheden is te wijten aan atmosferische winden.”

Rotatiesnelheden
Omdat de onderzoekers verwachtten dat dezelfde mechanismen op een bruine dwerg spelen, besloten ze de rotatiesnelheden te meten met zowel radio- als infraroodtelescopen. Ze gebruikten de periodieke veranderingen in helderheid om de snelheid waarmee de atmosfeer roteerde te bepalen. Nadat ze grondig naar 2MASS J10475385 + 2124234 hadden getuurd, ontdekten ze dat de infraroodhelderheid regelmatig varieerde. Bovendien kwamen ze erachter dat de atmosfeer – net als bij Jupiter – sneller draait dan de binnenkant van de planeet. “Als je een interne rotatiesnelheid en een atmosferische rotatiesnelheid hebt, kun je deze twee met elkaar vergelijken om te zien hoe hard de wind waait,” legt Allers uit.

Links: bruine dwerg, rechts: Jupiter. Deze artistieke impressie toont het magnetische veld en de bovenkant van de atmosfeer die werden waargenomen op verschillende golflengten om de windsnelheid te bepalen. Afbeelding: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Windsnelheid
De onderzoekers kwamen erachter dat er wel iets meer dan een briesje op de betreffende bruine dwerg staat. Zo maten ze een ongekende windsnelheid van zo’n 2340 kilometer per uur. Dat is een aanzienlijke hardere wind dan op Jupiter. Daar wordt een snelheid van ongeveer 370 kilometer per uur bereikt. “Dit komt overeen met de theorie en simulaties die hogere windsnelheden op bruine dwergen voorspellen,” zegt Allers.


De astronomen onderstrepen dat hun techniek niet alleen gebruikt kan worden om winden op bruine dwergen te meten, maar ook op exoplaneten: planeten buiten ons zonnestelsel. “We zijn blij dat onze methode nu ook toegepast kan worden om de atmosferische dynamiek van bruine dwergen en planeten buiten ons zonnestelsel beter te gaan begrijpen,” besluit Allers.