A brown dwarf provides evidence for water clouds outside our solar system

Artist's illustration of how the nearby brown dwarf WISE 0855 might appear if viewed close-up in infrared light.
Credit: Joy Pollard, Gemini Observatory/AURA

Astronomers have found for the first time evidence of water clouds outside our own solar system in the first spectrum of coldest brown dwarf. This was possible analyzing the brown dwarf known as WISE 0855, an object that has captivated the imagination of the astronomers since it was discovered back in 2014. This world is only 7.2 light-years from Earth, and it is the coldest known object outside of our solar system, this failed star has a chilling temperature of 250 K (-23 Celsius), and it is only just visible at infrared wavelengths and with the largest ground-based telescopes.

Comparison: most brown dwarfs are only slightly larger
than Jupiter (10–15%) but up to 80 times heavier due
to greater density. Credit: NASA/JPL-Caltech/UCB

Comparison: most brown dwarfs are only slightly larger than Jupiter (10–15%)A brown dwarfs is substellar object that is between the lightest stars and the heaviest gas giants with a mass from 13 to 75–80 Jupiter masses (MJ) unlike the stars in the main-sequence, brown dwarfs are not massive enough to sustain nuclear fusion of ordinary hydrogen (1H) to helium in their cores, however they are thought to fuse deuterium (2H) and to burn lithium (7Li) if their mass is above a debated threshold of 13 MJ and 65 MJ, respectively.

The traditional methodology for characterizing brown dwarfs—near infrared spectroscopy—is not currently feasible since WISE 0855 is too cold and faint. But now a team led by astronomers at UC Santa Cruz has succeeded in obtaining an infrared spectrum of WISE 0855, using the Gemini North Telescope in Hawaii, providing the first details of the object's composition and chemistry. Among the findings is strong evidence for the existence of clouds of water or water ice, the first such clouds detected outside of our solar system.

To characterize this frozen extrasolar world it was obtained a 4.5-5.2 μm spectrum, the same bandpass long used to study Jupiter’s deep thermal emission. The spectrum reveals the presence of atmospheric water vapor and clouds, with an absorption profile that is strikingly similar to Jupiter. "We would expect an object that cold to have water clouds, and this is the best evidence that it does," said Andrew Skemer, assistant professor of astronomy and astrophysics at UC Santa Cruz. Skemer is first author of a paper on the new findings to be published in Astrophysical Journal Letters and currently available online.

Sources: UC Santa Cruz, The Astrophysical Journal Letters, Wikipedia, Gemini Telescope

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Una enana marrón arroja evidencias de nubes de agua fuera de nuestro sistema solar

Los astrónomos han encontrado por primera vez evidencia de nubes de agua fuera de nuestro sistema solar en el primer espectro de la más fría de las enanas marrones. Esto ha sido posible al análisis de la enana marrón conocida como WISE 0855, un objeto que ha cautivado la imaginación de los astrónomos desde su descubrimiento en 2014. Este mundo esta tan solo a 7,2 años luz de la tierra, y es el objeto conocido más frio fuera de nuestro sistema solar, esta estrella fallida tiene una friolera temperatura de 250 K (-23 Celsius), y es solamente visible por poco en ondas infrarrojas y solo con los más grandes telescopios terrestres. 

Una enana marrón es un objeto sub estelar que se encuentra entre las estrellas más ligeras y los gigantes gaseosos más pesados desde las 13 a las 75–80 masas jovianas (MJ) y que la contrario que las estrellas en la secuencia principal, las enanas marrones no lo suficientemente masivas, incapaces, por tanto, de mantener reacciones nucleares continuas de fusión del hidrógeno-1 (1H) a helio en su núcleo, sin embargo se las cree capaz de fusionar deuterio (2H) y quemas litio (7Li) si sus masas están entre el umbral de las 13 MJ y las 65 MJ respectivamente.

Twilight on Mauna Kea. Credit: Gemini Observatory

La metodología tradicional para la calificación de enanas marrones—espectroscopia del infrarrojo cercano— no es actualmente posible dado que WISE 08 es demasiado fría y tenue. Pero ahora un equipo liderado por de astrónomos de la Universidad de California Santa Cruz ha tenido éxito en obtener un espectro infrarrojo de WISE 0855, usando el Telescopio Gemini Norte en Hawái, obteniendo los primeros detalles de la composición química del objeto. Entre los descubrimientos hay fuerte evidencia de la existencia de nubes de agua o agua helada, la primera de tales nubes hallada fuera de nuestro sistema solar. 

Para caracterizar este mundo helado se obtuvo un espectro a 4.5-5.2 μm, el mismo paso de banda ya hace mucho usado en el estudio de las emisiones térmicas profundas de Júpiter. El espectro revela la presencia atmosférica de vapor de agua y nubes, con un perfil de absorción increíblemente parecido al de Júpiter. "Podríamos esperar que un objeto tan frio tuviera nubes de agua, y esta es la mejor de las evidencias que lo demuestra,” dijo Andrew Skemer, profesor asistente de astronomía en la UC Santa Cruz. Skemer es el autor líder de un artículo de estos nuevos descubrimientos a ser publicado en la Astrophysical Journal Letters y actualmente disponible online.

Fuentes: UC Santa Cruz, The Astrophysical Journal Letters, Wikipedia, Gemini Telescope