Net als Jupiter is de bruine dwerg omringd door heuse wolkenbanden.

Je hebt ze op Jupiter vast weleens gezien: kolkende wolken die zich in banden rond de gasreus wikkelen. Onderzoekers hebben nu soortgelijke wolkenbanden ontdekt boven het oppervlak van een bruine dwerg. Ze kwamen deze bijzondere verschijning op het spoor met behulp van polarimetrie, een techniek die ook wordt gebruikt in aardobservatie. Het is voor het eerst dat er met behulp van deze techniek Jupiter-achtige banden worden gevonden in de atmosfeer van een bruine dwerg.

Bruine dwergen
De betreffende bruine dwerg draagt de naam Luhman 16A. Deze ster vormt samen met Luhman 16B een dubbelster. Het systeem werd in 2013 ontdekt dankzij NASA’s WISE-telescoop. Elk van de twee bruine dwergen heeft ongeveer 30 keer de massa van Jupiter. De twee bruine dwergen bevinden zich op slechts 6,5 lichtjaar afstand van de aarde en zijn daarmee de meest nabije bruine dwergen die bekend zijn. Bovendien zijn ze het op twee na dichtstbijzijnde stersysteem; alleen het stersysteem Alpha Centauri en de Ster van Barnard staan dichter bij de aarde.


Meer over bruine dwergen
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. Het betekent dat ze te weinig massa hebben om te ‘ontsteken’ en te gaan schijnen als andere sterren.

Zoals gezegd ontdekten de onderzoekers de wolkenbanden met behulp van polarimetrie. Hoe dat werkt? Middels polarimetrie meten sterrenkundigen – behalve de ruimtelijke verdeling, de hoeveelheid en het spectrum van licht van een hemellichaam – ook de zogenoemde polarisatie: een maat voor de voorkeursrichting van de trilling van licht. Polarisatie kan veroorzaakt worden door allerlei asymmetrische structuren, en geeft belangrijke informatie over objecten, van planeten tot kernen van sterrenstelsels. Onze eigen blauwe lucht is trouwens ook sterk gepolariseerd. Door polarisatie van verstrooid licht te meten, kunnen wetenschappers belangrijke eigenschappen van atmosferen achterhalen, waaronder die van bruine dwergen.

Lineair gepolariseerd
In de studie werd het NaCo-instrument op de Very Large Telescope (VLT) gebruikt om het gepolariseerde licht van de beide Luhman-dwergen te meten. En hieruit blijkt dat beide bruine dwergen een beetje lineair gepolariseerd zijn. Volgens de onderzoekers wordt dit niet veroorzaakt door reflectie van het licht van de ‘partner’, maar door verstrooiing van hun eigen warmtestraling aan deeltjes in hun atmosfeer. 


Wolkenbanden
Hoewel de onderzoekers de bruine dwerg zelf niet in beeld hebben gebracht, konden ze met de metingen van het gepolariseerde licht de aanwezigheid van wolkenbanden afleiden met behulp van geavanceerde atmosferische modellen. Helaas weten ze niet precies hoeveel wolkenbanden Luhman 16A herbergt. Maar op basis van de modellen zouden dat er best weleens twee kunnen zijn. “Polarimetrie is verreweg de beste techniek die we hebben om wolkenbanden net zoals die van Jupiter te detecteren op bruine dwergen,” zegt Frans Snik van de Sterrewacht Leiden. “Enkel en alleen het feit dat we polarisatie meten geeft al aan dat Luhman 16A en 16B geen saaie bollen zijn.”

Nu het voor het eerst is gelukt buiten ons eigen zonnestelsel door middel van polarimetrie eigenschappen van wolken te begrijpen, hopen de onderzoekers hun werkterrein in de toekomst te kunnen uitbreiden naar exoplaneten. Polarimetrie is namelijk niet alleen heel gevoelig voor atmosferische eigenschappen, maar ook voor het type oppervlak dat een exoplaneet heeft. “Hopelijk kunnen we de techniek met toekomstige telescopen zoals de Extremely Large Telescope gebruiken om vloeibaar water aan het oppervlak van exoplaneten, en zelfs tekenen van buitenaards leven te vinden,” besluit Snik.