جهان طوفانی در ماورای منظومه شمسی ما؛طوفان هایی چند برابر اتمسفر اورانوس

ترجمه رامین فخاری - Ramin Fakhari
منبع dailygalaxy.com

در رهگیری هوایی 353 مایلی بالای زمین، تلسکوپ فضایی هابل بی سر و صدا به سمت محور جدید خود در حال حرکت است.در همان زمان در فاصله 93 میلیون مایلی تلسکوپ بین ستاره ای اسپیتزر فرمانی را دریافت کرد تا جهت خود را در همان هدف فضایی متمرکز کند،با دقت همگام شدند، هر دو تلسکوپ آغاز به ثبت نور در یک زمان از یک فاصله از جسم نمودند.یک ابر عجیب ارغوانی رنگ هم اندازه ژوپیتر در 24 سال نوری از ما که بعنوان کوتوله قهوه ای شناخته می شود.
مانند تعقیب کننده های طوفان های کهکشانی،ستاره شناسان دانشگاه آریزونا تلاش می کنند تا کشف کنند که چگونه ابرها و آب و هوای سامانه در طول زمان در جهان تغیر می کند.با استفاده از مشاهدات همزمان از دو تلسکوپ فضایی، ستاره شناسان آریزونا، تکامل ابرهای در حال چرخش و طوفان های سامانه در جزئیات بی سابقه در کوتوله قهوه ای و پنج جسم دیگر شبیه آن را ردیابی می کنند.هدف دانشگاه آریزونا کشف چگونگی تغیر ابرها و آب و هوای سمانانه در طول زمان در جهان های دیگر است.با سامانه ابر کوتوله قهوه ای تغیر در طول دقیقه و ساعت و سال،کهکشان یک جای تاریک و طوفانی به نظر می رسد.
اگر چه کوتوله قهوه ی مانند طوفان انرژی به نظر می رسد.این ابرها از منیزیم،سیلیکون و آلومنیوم با باران هایی از رگبار شن و ماسه و آهن مذاب تشکیل شده اند.ابرهای لایه لایه یک درخشش بنفش یا قرمز رنگ برای چشم انسان خواهند داشت و بیشتر نور کوتوله در مادون قرمز نامرئی خواهد درخشید.

یک تصویر از 2MASS-2139  در بالای صفحه نشان داده شده است،  یکی از شش کوتوله قهوه ای مشاهده شده، توسط ناسا با استفاده از تلسکوپ های هابل و اسپیتزر در برنامه طوفان های خورشیدی است.دانشمندان باور دارند که یک طوفان بزرگ چندین برابر اندازه جو مشتری که به دور اتمسفر کوتوله قهوه ای در هر 7.7 ساعت در حال چرخش است.روشنایی و تضعیف نور کوتوله به دلیل محوری است که حضور طوفان به آن می دهد.

کوتوله های قهوه ای به سیارات غولپیکر شباهت دارند،  اما بسیار پرجرم تر و گرم تر هستند.توانایی فعلی مشاهدات نمی تواند سیارات فراخورشیدی را در جزئیات بسیار بالا مشاهده کند ززیرا آنها کوچک،کم نور و دور از ما هستند.از یک طرف دیگر کوتوله های قهوه ای درخشان هستند و هابل و سایر تلسکوپ ها می توانند جزئیات آنها را مطالعه کنند و به ما برای درک سیستم های فرا خورشیدی کمک نمایند.
کوتوله های قهوه ای بسیار سرد تر از ستاره هایی مانند خورشید هستند،و به آرامی گرما را ساطع می نمایند برای بقیه وجود آنها بعد از یک احتراق سریع که مقدار انداکی سوخت آنها از ابتدای زندگی شان دارند.با درخشش درجه حدود 3100 درجه فارنهایت زیر دمای اتاق،  کوتوله های قهوه ای در راه شیری ما روان هستند.آنها برای بیست سال از دید ما تا زمانی که تاثیر نور مادون قرمز توسعه یافت مخفی ماندند.
بیشتر تشعشعات کوتوله های قرمز برای چشم انسان همانند  نوعی شبیه دید در شب نامرئی هستند.
در این دماها،  ابرها بر طبق دما در لایه ها متراکم می شوندولی شباهتی به ابرهای بخار آب زمین ندارند,یک کوتوله قهوه ای بیگانه همچنین می تواند ترکیبی از سلیکون، منینزیوم،  آلومنیوم و حتی آهن داشته باشد.ستاره شناسان فکر می کنند که جو کوتوله قهوه ای بادهایی دارد که در هر ساعت صدها مایل زوزه می کشند و می توانند پناهگاه عظینی باشند، تند بادی مانند طوفان هایی که به دور بسیاری از سیارات زمین مانند می چرخد.
در منظومه شمسی خودما، جو ژوپیتر، یک طوفان عظیم سه برابر اندازه زمین در حدود 200 سال مشاهده شده است،  و آنجا شواهدی وجود دارد مبنی بر اینکه 350 سال قدمت دارد،  بقیه نقاط کوچکتری اتمسفر ژوپیتر برای چندین بار مشاهده شده اند، برای ماهها یا سالها قبل از ادغام و یا کندوپاش به همدیگر چسبیده بودند.
چندین سال قبل در زحل یک طوفان بزرگ بود.و از یک نقطه کوچک سیاره آغاز شد و بعد یک چهارم سیاره را در نوردید.
داده های آنالیز شده با اشاره تیم طوفان های خورشیدی در ی شرایط مشابه-بسیاری از الگوهای ابرهای کوتوله های قهوه ای مشاهده شد که برای سالها چسبیده بودند-اما پیش گویی طوفان های کهکشانی بسیار سخت تر از همتای آن در زمین است و ستاره شناسان شگفت زده شدند.
دانشمندان شواهدی از تغیر این اتمسفر از هر ساعت تا ساعت دیگر دارند و  می دانند که همه این تغیرات سریع در ساختار ابرها بسیار عادی است.
یک نگاه دقیق در چگونگی رفتار آب و هوا در جهان های دیگر می تواند کسی را که از سیستم پردازنده هابل که نور بیرون را بروی آشکارساز آن پخش می کند منحرف سازد.
دانشمندان می گویند صد تصویر نامرئی مادون قرمز رنگی از کوتوله قهوه ای گرفته اند و مشاهده کرده اند که آنها در طول زمان چگونه تغیر می کنند.بعدا دانشمندان فیلمی از زمان ایجاد کردند تا ببینند چگونه این خواص در این رنگین کمان مانند آب و متان در طول دوره های زمان  روز ها  حتی ماهها تغیرمیکنند.
تلسکوپ اسپیتزر از چرخش زمین به دور خورشید پیروی می کند.فاصله ای که آن را از سرایت منابع گرما و نوردور نگه می دارد، اسپیتزر برای کار با نور مادون قرمز و مشاهده نور از قسمت سردتر اتمسفر از هابل ساخته شده است.مشاهدات اسپیتزرمی تواند مفید باشید زیرا ناسا اجازه داده است که تیم طوفان بطور مستمر و بدون وقفه کوتوله را بطور 24 ساعته مشاهده کند. اسپیتزر بعدا دوباره دوره یک ساله مسیر چگونگی تغیر الگوی ستاره را مشاهده می کند.
در حالی که کوتوله های قهوه ای در طوفان ها فراخورشیدی مخفی شده در اطراف همسایه کیهانی خورشید مورد مطالعه قرار گرفته اند،آنها هنوز بسیار برای هر مشاهده ای دورند اما نقاطی از نور هستند.ولی نوری که از آنا به ما می رسد شامل اطلاعاتی در مورد ساخته شدن اتمسفر و هر ابری است که در این فرآیند تغیر می کند.
نوری که از ارتفاعات پایین تر ساطع می شود زمانی که از عرشه یک ابر بالاتر عبور می کند هنگام مشاهده آن از زمین عوض می شود.ترکیب و ذخامت لایه های ابرها می تواند نور کوتوله را زمانی که ابرها ذخیم تر ستند عوض کند یا نور بیشتری از داخل یکی از سوراخ های ابر عبور کند.هر کوتوله به دور محوری می چرخد.در هر نقطه از هر یک ساعت تا سیزده ساعت.که  یک تغیر در نور ایجاد می شود قابل ضبط است.
این تغیر در ریتم نور به دلیل ابر در قسمت های مختلف اتمسفر کوتوله است که می تواند افراطی باشد.افزایش و کاهش مقدار نور ضبط شده از کمتر از یک درصد تا بالای 27 درصد است در این مورد کوتوله قهوه ای طوفان های بزرگی به اندازه نقطه سرخ مشتری یا اتمسفر مشتری دارد.
تیم طوفان این اشیار را برای مشاهده در طول زمان دنبال می کند.پیگردی فعالیت ابر یکی از جالب ترین اشیا برای سالهای بسیاری بوده است.هدف تیم گسترش مشاهده تعداد دیگری از کوتوله های قهوه ای در سایر دماهاست.
تکنیکی که برای طوفان های فراخورشیدی در سایر پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد اساسا تکنیکی است که نقشه ای را برای جهان های دیگر در آینده فراهم می کند.داشمندان ی توانند از این برای نقشه سیارات مشابه زمین استفاده کنند و دانشمندان را قادر به شناسایی اقیانوس ها و قاره ها که می تواند یک زمینه مهم برای دنبال کردن حیات در آن اهداف باشد را فراهم می کند.

کوتوله های قهوه ای می توانند گذشته کیهان را به ما نمایش بدهند.

یک کوتواه قهوه ای با یک دیسک نازک یا هاله مشاهده شده است در حالی که ستاره شناسان این اجسام را در نزدیکی منظومه شمسی دیده اندد
آنها بیشتر وقتشان را برای پر رفت و آمدترین قسمت کیهان اختصاص دادند و توانستند دیسک کهکشان راه را مشاهده بنمایند.
یک تیم از ستاره شناسان به رهبری دکتر دیوید پین فیلد از دانشگاه هرتفورد شراین دو کوتوله قهوه ای قدیمی را کشف کردند.این اشیا باستانی با سرعتی معادل 100 تا 200 کیلومتر در ثانیه در حال حرکت بودند.این سرعت خیلی بیشتر از سرعت ستاره ها و بقیه کوتوله ها است.و آنها زمانی شکل گرفته اند که کیهان بسیار جوان بود بیشتر از ده میلیارد سال قبل و جالب اینکه دانشمندان فکر می کنند می توانند طیف وسیعی از اشیا را که قبلا ندیده بودند مشاهده بنمایند.
کوتوله های قهوه ای اجسام ستاره مانندی هستند که حجم بسیار کمی از ستارگان را دارند.(کمتر از 7 درصد جرم خورشید)و مانند ستارگان حرارت داخلی ناشی از همجوشی هسته ای را تولید نمی کنند.برای اینکه کوتوله های قهوه ای سرد هستند و به مرور زمان سردتر می شود و کوتوله های قدیمی دمایی بین 250-600 درجه را دارند که این دما در مقایسه با دمای سطحی ستارگان(5600 درجه)بسیار ناچیز است.
این تیم با استفاده از Wise و مادون قرمز موفق به شناسایی کوتوله های قهوه ای شد پیدا کردن کوتوله های قهوه ای چیزی شبیه پیدا کردن سوزن در انبار کاه است.
دیم دانشمندان با استفاده از نور مادون قرمز نور ساطع شده از این اشیا را که معمولا با سرعت بسیار کم حرکت می کند تشخیص داد.سیگنال های رها شده از نور آنها اتمسفر باستانی آنها را مشخص می کند که از گاز هیدروژن و برخی از عناصر سنگین تر که در ستاره های جوان یافت می شود تشکیل شده است.
پین فیلد معتقد است آنها نسبت به قدمت خود دارای سرعت بالایی هستند به این معنی که متاسفانه اعضای قدیمی کهکشان سرعت بسیاری از اعضای کنونی داشه اند.
ستاره های شبیه به خورشید از سه دیسک مشترک پرتراکم ساخته شده اند دیسک نازک دیسک ذخیم و هاله.دیسک نازک خیلی قدیمی تر از دیسک ضخیم است و ستاره های آن با سرعت بیشتری حرکت می کنند.هر دو نوع دیسک با هاله هایی که شامل باقی مانده های ستاره های باستانی می شوند می باشد.حدود 97 درصد از ستاره های شامل ستاره های با دیسک نازک می باشند در حالی که 4 درصد ستاره هایی دارای هاله یا دیسک ضخیم می باشند و کوتوله های قهو ای جزو این دسته می باشند.تصور می شود 70 میلیارد کوتوله قهمه ای در کهکشان وجود داشته باشند که شامل این سه درصد می شوند و این دو کوتوله قهوه ای ممکن است تنها نوک کوه یخ باشند.اختر شناسان با مطالعه کوتوله های قهوه ای می توانند دید خوبی نسبت به ابتدای کیهان بدست بیاورند
کوتوله‌های قهوه‌ای ستارگان کوچکی هستند که هنگام تشکیل شدنِ مرکزشان، به اندازه کافی داغ نمی‌شوند تا فرآیند ذوب یا همجوشی هسته‌ای در آنها به وجود آید. به عبارت دیگر آنها به خورشیدهای نورانی و گرم تبدیل نمی‌شوند بلکه بلافاصله پس از تشکیل سرد می‌شوند و نوری از خود نمی‌تابانند بگونه‌ای که به سختی دیده می‌شوند.

کوتوله های قهوه ای آنقدر که قبلا هم تصور می شد خنک نیستند.

کوتوله های قهوه ای که گاهی اوقات از آنها بعنوان اجسام سرد شناور شناخته می شوند که بعضی از برسی های قبلی نشان داده بود ممکن است این ستاره ها دمایی معادل دمای معمولی اتاق را داشته باشند. ولی برسی های جدید تلسکوپ فضایی WISE ناسا نشان می دهد آنها سردترین اجسام عالم نیستند و درجه حرارتی بین 120 تا 175 درجه دارند و با توجه به عمر چند میلیارد ساله آنها درجه حرارتی که از سطح آنها ساطع می شود بسیار کم است.این کوتوله ها جرمی معادل 5 تا 20 برابر جرم کافی دارند و اکنش خفیف از همجوشی دوتریوم برای سوزاندن هیدروژن دارند.کوتوله های قهوه ای سر و کم نور هستند در صورتی که اگر گرم و روشن تر بودند راحت تر یافت می شدند و امروزی از تلسکوپ اسپینتزر برای اندازه گیری اختلاف منظر آنها در طیفی بین 20 تا 50 سال نوری استفاده می شود.دانشمندان می گویند منافظ ریز و درشت آنها برای درک بهتر دمای آنها به آنها کمک می کند.