Ilmuwan Memperbaiki Prakiraan Cuaca Brown Dwarf

Luarangkasaid - Benda-benda redup yang disebut Brown Dwarf/kerdil coklat, kurang masif dari Matahari tapi lebih masif dari Jupiter, memiliki angin kencang dan awan, khususnya awan raksasa yang terbuat dari tetesan besi dan debu silikat. Para ilmuwan baru-baru ini menyadari bahwa awan raksasa ini dapat bergerak dan menebal atau tipis secara mengejutkan dengan cepat, dalam waktu kurang dari satu hari Bumi, namun para ilmuwan tidak mengerti kenapa ini terjadi.

Konsep artis ini menunjukkan Brown Dwarf dengan jalur awan, yang diperkirakan mirip dengan yang terlihat di Neptunus dan planet-planet luar lainnya. (sumber: nasa.gov)

Kini, para peneliti memiliki model baru untuk menjelaskan bagaimana awan bergerak dan berubah bentuk pada Brown Dwarf, menggunakan wawasan dari Spitzer Space Telescope NASA. Gelombang raksasa menyebabkan pergerakan partikel berskala besar dalam atmosfer Brown Dwarf, mengubah ketebalan awan silikat, para peneliti melaporkan di jurnal Science. Studi ini juga menerangkan bahwa awan ini diatur dalam jalur yang terbatas pada garis lintang yang berbeda, berjalan dengan kecepatan yang berbeda pada pita yang berbeda.

"Ini adalah pertama kalinya kami melihat pita atmosfer dan gelombang pada Brown Dwarf," kata penulis utama Daniel Apai, profesor ilmu astronomi dan planet di University of Arizona di Tucson.

Seperti halnya di lautan Bumi, berbagai jenis gelombang dapat terbentuk di atmosfer planet. Misalnya, di atmosfer bumi, gelombang yang sangat panjang mencampur udara dingin dari daerah kutub sampai garis lintang pertengahan, yang sering menyebabkan awan terbentuk atau hilang.

Distribusi dan gerakan awan pada Brown Dwarf dalam penelitian ini lebih mirip dengan yang terlihat di Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus. Neptunus memiliki struktur awan yang mengikuti jalur yang terikat juga, namun awannya terbuat dari es. Pengamatan Neptunus dari pesawat luar angkasa Kepler milik NASA , yang beroperasi dalam misi K2-nya, penting dalam perbandingan antara planet dan Brown Dwarf.

"Angin atmosfer dari Brown Dwarf tampaknya lebih mirip pola sabuk dan zona reguler Jupiter yang biasa dibandingkan dengan atmosfer yang kacau yang terlihat di Matahari dan banyak bintang lainnya," kata rekan penulis studi Mark Marley di Ames Research Center NASA di California's Silicon Valley.

Brown Dwarf bisa dianggap sebagai bintang yang gagal karena terlalu kecil untuk memadukan unsur kimia di inti mereka. Mereka juga bisa dianggap sebagai "planet super" karena lebih besar dari Jupiter, namun memiliki diameter yang hampir sama. Seperti planet gas besar, Brown Dwarf kebanyakan terbuat dari hidrogen dan helium, namun seringkali ditemukan terpisah dari sistem planet manapun. Dalam sebuah studi tahun 2014 yang menggunakan Spitzer , ilmuwan menemukan bahwa Brown Dwarf umumnya memiliki badai atmosfer.

Karena kesamaan mereka dengan exoplanets raksasa, Brown Dwarf merupakan jendela ke sistem planet yang berada di luar jangkauan kita sendiri. Lebih mudah mempelajari Brown Dwarf daripada planet karena mereka sering tidak memiliki bintang pembawa yang terang yang mengaburkannya.

"Kemungkinan struktur yang terikat dan gelombang atmosfir yang besar yang kami temukan di Brown Dwarf juga akan umum terjadi pada exoplanet raksasa," kata Apai.

Dengan menggunakan Spitzer, para ilmuwan memantau perubahan kecerahan pada enam Brown Dwarf lebih dari satu tahun, mengamati masing-masing mereka memutar 32 kali. Saat kurcaci coklat berputar, awannya bergerak masuk dan keluar dari belahan bumi yang dilihat oleh teleskop, menyebabkan perubahan pada kecerahan Brown Dwarf. Para ilmuwan kemudian menganalisis variasi kecerahan ini untuk mengeksplorasi bagaimana awan silikat didistribusikan ke dalam Brown Dwarf.

Peneliti telah memperkirakan bahwa Brown Dwarf ini memiliki badai elips yang menyerupai The Great Red Spot Jupiter, yang disebabkan oleh zona tekanan tinggi. The Great Red Spot sudah ada di Jupiter selama ratusan tahun dan perubahannya sangat lambar. "Bintik" semacam itu tidak dapat menjelaskan perubahan cepat dalam kecerahan yang para ilmuwan saksikan saat mengamati Brown Dwarf ini. Tingkat kecerahan Brown Dwarf sangat bervariasi.

Untuk memahami naik turunnya kecerahan, para ilmuwan harus memikirkan kembali asumsi mereka tentang apa yang terjadi di atmosfer Brown Dwarf. Model terbaik untuk menjelaskan variasi melibatkan gelombang besar, menyebar melalui atmosfer dengan periode yang berbeda. Gelombang ini akan membuat struktur awan berputar dengan kecepatan yang berbeda pada jalur yang berbeda.

Peneliti Universitas Arizona Theodora Karalidi menggunakan komputer superkomputer dan algoritma baru untuk membuat peta bagaimana awan bergerak pada Brown Dwarf ini.

"Ketika puncak dari dua gelombang diimbangi, sepanjang hari ada dua titik kecerahan maksimum," kata Karalidi. "Saat ombak disinkronkan, Anda dapat melihat saat puncak kecerahan, yang membuat Brown Dwarf dua kali lebih terang dengan satu gelombang."

Hasilnya menjelaskan perilaku membingungkan dan perubahan kecerahan yang peneliti lihat sebelumnya. Langkah selanjutnya adalah mencoba lebih memahami apa yang menyebabkan gelombang yang mendorong perilaku awan ini.