Учёные нашли новый способ расшифровывать погоду на удалённых мирах, который позволяет увидеть упорядоченность в бурной атмосфере загадочного объекта SIMP 0136, располагающегося на расстоянии около 20 световых лет от Земли. Полученные данные показывают, что несмотря на кажущуюся сложность атмосферы, её переменности в существенной части объясняется двумя доминирующими факторами: изменениями температуры и вертикальной структурой облаков. Подробности опубликованы на фоне анализа наблюдений, собранных телескопом James Webb.

Исследование возглавили специалисты Trinity College Dublin, которые применили к данным метод главных компонент (PCA) к спектрографическим сериям светимости объекта во время его вращения. Такое математическое решение позволяет не строить предположений о законах поведения атмосферы изначально, а выделить наиболее сильные закономерности в больших наборах данных и отделить реальные атмосферные изменения от малых флуктуаций и шума. Работает это благодаря сверхчувствительным приборам Webb, за счёт чего удалось заметить очень маленькие колебания яркости по мере поворотов разных участков атмосферы.

Результаты оказались неожиданными: хотя SIMP 0136 выглядит как объект с очень сложной атмосферой, почти вся его наблюдаемая вариабельность может быть объяснена двумя основными компонентами — связанными с температурой и с изменениями вертикального расположения облаков. Ещё более примечательно, что исследователи выделили три повторяющихся погодных состояния, которые возникают и исчезают по мере вращения коржа неба вокруг своей оси. Вместе они образуют подвижную мозаику атмосферы: одни участки теплее и с более тонкими облаками, другие холоднее и имеют толще слои облаков, простирающиеся вертикально.

Авторы подчёркивают, что эти погодные паттерны, по сути, следуют скрытой структуре, а не меняются хаотично. По словам Мерле Шрёдер, ведущей автора и аспирантки школы физики Trinity, драйверы этих эффектов сохраняются во времени на протяжении более десятка оборотов, хотя внешнее оформление атмосферы меняется. Это открытие демонстрирует способность новой методики быстро выделять доминирующие процессы и может оказаться полезной для анализа других коренных планетарных объектов в разных частях Вселенной. Кроме того, исследование подчёркивает, что такие подходы позволяют эффективнее подбирать объекты для последующего моделирования с помощью сложных компьютерных моделей.

С точки зрения дальних последствий открытие имеет значение не только для понимания атмосфер больших экзопланет, но и для более тонкого исследования состава и условий на внешних мирах. Brown dwarfs, между звёздами и планетами, являются удобной лабораторией: их обзора можно напрямую получать наблюдения, а это облегчает исследование процессов формирования облаков, переноса тепла и циркуляции в условиях экстремальных климатических режимов. Разработанный Trinity метод может ускорить такие углублённые исследования и помочь определить, какие детали стоит рассматривать в дальнейшем моделировании. По словам профессора Йоханны Фос, найденные результаты могут радикально повлиять на анализ будущих наблюдений JWST и расширить применение метода к другим коричневым карликам и гигантским экзопланетам, чтобы лучше понять разнообразные погодные системы миров за пределами нашей Солнечной системы.