Команда астрономов под руководством Бриттани Майлз из Университета Аризоны изучила, как меняется спектр холодного коричневого карлика WISE 0855. Телескоп James Webb наблюдал объект 2 декабря 2023 года в течение 11 часов: прибор NIRSpec получал новый спектр каждые 15 минут в диапазоне 2,87–5,27 мкм. Результаты авторы представили в препринте, опубликованном 17 сентября 2026 года. Работа отмечена как принятая в Astrophysical Journal, но доступной журнальной версии в предоставленных материалах нет.

Исследователи нашли признаки неоднородных водяных облаков и отделили их изменения от сигнала газов, поднятых конвекцией из более глубоких слоёв атмосферы. Вывод о переменной толщине облаков основан на сравнении наблюдений с атмосферными моделями, а не на прямой фотографии.

Молекулы показали разные глубины атмосферы

Каждая молекула оставляет в спектре собственные полосы поглощения. При этом свет на разных длинах волн выходит из разных слоёв атмосферы. Поэтому команда сравнила, как отдельные участки спектра менялись со временем, и применила анализ главных компонент. Этот метод выделяет повторяющиеся сочетания изменений в большом наборе данных.

Изменения полос угарного газа (CO) и фосфина (PH₃) шли согласованно. Авторы связали их с неравновесной химией: вертикальные потоки переносят вещество из горячих глубоких слоёв вверх, где химические реакции уже не успевают вернуть состав к равновесному. Такие участки описывают как области закалки, то есть слои, где состав газа словно фиксируется.

Признаки изменения толщины водяных облаков проявлялись при меньших давлениях, то есть выше в атмосфере. Самая сильная переменная особенность спектра относилась к поглощению CO. На отдельных длинах волн разница между максимумом и минимумом достигала 10%.

Смысл разделения можно сравнить с наблюдением через многослойное стекло. Одни полосы света несут информацию о верхнем слое, другие позволяют заглянуть глубже. Представим, что две газовые полосы меняются синхронно, а признаки облаков ведут себя иначе. Тогда их можно отнести к разным атмосферным процессам. Это условная иллюстрация принципа, а не отдельный эксперимент.

Что показали атмосферные модели

Авторы проверили наблюдения с помощью моделей PICASO и coolTLUSTY. PICASO могла описать часть изменений главным образом вариациями CO и PH₃ при почти постоянном параметре облачности. В модели coolTLUSTY большую часть наблюдаемых изменений удалось воспроизвести только при одновременной корректировке видимой температуры и толщины облаков.

В этой модели изменение параметра облачности с 4,0 до 4,6 соответствовало примерно двукратному уменьшению вертикальной толщины облачного слоя и снижению его непрозрачности. Но сами модели дают разные средние эффективные температуры и по-разному описывают расположение облаков. Поэтому результат корректнее формулировать как свидетельство переменной облачности, зависящее от выбранного описания атмосферы.

Период вращения WISE 0855 определить не удалось. Наблюдений продолжительностью 11 часов оказалось недостаточно, и авторы указывают, что для этого нужны данные более чем за 20 часов. Описание того, как оформляют результаты научной работы, можно найти в материале о подготовке научных статей.

Схема показывает, как учёные по изменениям спектральных полос и сравнению с моделями разделяли признаки глубинной химии и водяных облаков в атмосфере WISE 0855.

Фото: Zelch Csaba / Pexels