Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), astronomowie dokonali zaskakującego odkrycia emisji metanu pochodzącego od brązowego karła, czyli „upadłej gwiazdy”.
Naukowcy stwierdzili, że odkrycie wskazuje, że brązowy karzeł charakteryzuje się zorzą polarną i być może wokół niego krąży nieodkryty egzoksiężyc.
Odkrycie brązowego karła w Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba jest zaskakujące, ponieważ nie oczekuje się, że te zimne, odizolowane światy będą wystarczająco ciepłe, aby metan emitował światło podczerwone.
Wyniki te są wynikiem programu JWST mającego na celu zbadanie 12 brązowych karłów. Wskazują, że te upadłe gwiazdy mogą generować zorze podobne do zórz polarnych i południowych Ziemi, a także tych obserwowanych nad Jowiszem i Saturnem. Brak gwiazdy w pobliżu tego samotnego brązowego karła może oznaczać, że zorze polarne nad nim są generowane przez ukryty, aktywny księżyc.
Powiązany: Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wskazuje na tajemniczą zorzę polarną nad „nieudaną gwiazdą”
Zespół badawczy badał zimnego brązowego karła CWISEP J193518.59–154620.3 (W1935), który znajduje się 47 lat świetlnych od Ziemi. Chociaż masa W1935 jest słabo ograniczona i waha się od 6 do 35 mas Jowisza, wiadomo, że ma temperaturę powierzchni około 400 ° F (204 ° C). Jest to temperatura, w której piecze się ciasteczka z kawałkami czekolady (nieudane brownie?).
„Oczekuje się, że metan będzie obecny na planetach olbrzymach i brązowych karłach, ale zazwyczaj widzimy, że pochłania światło, a nie świeci” – mówi Jackie Faherty, kierownik zespołu i starszy dyrektor ds. edukacji w Amerykańskim Muzeum Historii Naturalnej. – stwierdził w oświadczeniu. „Na początku byliśmy zdezorientowani tym, co widzieliśmy, ale ostatecznie przerodziło się to w czyste podekscytowanie tym odkryciem”.
Dlaczego niektóre gwiazdy ponoszą porażkę?
Brązowe karły zyskały swój niefortunny przydomek „upadłe gwiazdy”, ponieważ chociaż powstają bezpośrednio z zapadniętej chmury gazu i pyłu niczym gwiazda, nie mają wystarczającej masy, aby katalizować fuzję jądrową wodoru do helu w swoim jądrze.
Jest to proces, który definiuje, czym jest gwiazda ciągu głównego, więc brązowe karły – które mają masy większe niż największe planety, ale mniejsze niż najmniejsza gwiazda – technicznie „nie” osiągają tego stanu.
Faherty i jego koledzy przyglądali się wielu brązowym karłom za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, kiedy zauważyli, że W1935 była podobna, ale z jedną interesującą różnicą: emitowała metan, coś, czego nigdy wcześniej nie widziano wokół upadłej gwiazdy.
Modelowanie W1935 ujawniło, że ten konkretny brązowy karzeł również charakteryzuje się tak zwaną „inwersją temperatury”. Jest to zjawisko polegające na tym, że atmosfera planety staje się chłodniejsza na głębszych poziomach. Jest to zjawisko zwykle obserwowane na planetach krążących wokół gwiazd, których atmosfera nagrzewa się od góry do dołu, ale było to nieoczekiwane w przypadku W1935, ponieważ brązowy karzeł jest odizolowany i nie ma zewnętrznego źródła ciepła.
„Byliśmy mile zszokowani, gdy model wyraźnie przewidział odwrócenie temperatury” – powiedział w oświadczeniu Ben Burningham, członek zespołu i naukowiec z Uniwersytetu w Hertfordshire. „Ale musieliśmy także wiedzieć, skąd pochodzi dodatkowe ciepło z górnych warstw atmosfery”.
Aby rozwiązać tę zagadkę, zespół przyjrzał się bliżej gazowym gigantom Układu Słonecznego, Jowiszowi i Saturnowi. Obydwa gazowe giganty emitują metan i w obu panuje atmosfera wykazująca inwersję temperatury.
W przypadku Jowisza i Saturna przyczyną emisji metanu i inwersji temperatury jest zorza polarna, co doprowadziło Varty'ego i zespół do wniosku, że właśnie to wykrył Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba około 1935 roku. Podstawowe pytanie brzmi: co napędza zorzę w W1935?
Stanowi to problem, ponieważ wiatr słoneczny – strumień naładowanych cząstek ze Słońca – jest głównym czynnikiem powodującym zorzę Jowisza, Saturna i Ziemi. Ładunki te uderzają w pola magnetyczne planet i przemieszczają się wzdłuż linii pola, oddziałując z cząsteczkami w atmosferze. To podgrzewa górne warstwy atmosfery i powoduje emisję światła w pobliżu biegunów planety. Ponieważ nie ma gwiazdy macierzystej, która mogłaby wysadzić W1935 wiatrem gwiazdowym, proces ten nie może być główną przyczyną zorzy samotnego brązowego karła.
Jednakże zorze Jowisza i Saturna mają wtórny napęd wtórny w postaci naładowanych cząstek napływających do gazowych olbrzymów w wyniku wyrzucania przez ich aktywne księżyce materii w przestrzeń. Na przykład księżyc Jowisza Io jest najbardziej wulkanicznym obiektem w Układzie Słonecznym, wyrzucającym lawę na dziesiątki mil w przestrzeń kosmiczną, podczas gdy księżyc Saturna Enceladus wyrzuca w przestrzeń gejzery zawierające parę wodną i inne materiały, które jednocześnie zamarzają i wrzą, gdy dotrą do przestrzeni kosmicznej.
Zatem zorza W1935 pozbawiona gwiazd i wiatrów gwiazdowych sugeruje, że brązowy karzeł może krążyć wokół aktywnego księżyca.
Powiązany: Czy są to egzoksiężyce czy nie? Naukowcy debatują nad istnieniem pierwszych księżyców, które można zobaczyć poza naszym Układem Słonecznym
Zanim naukowcy będą mogli po raz pierwszy potwierdzić istnienie księżyca brązowego karła, potrzeba więcej dowodów. Do tego czasu te wstępne przesłanki dają wgląd w to, jak wpływowy będzie Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, odkąd zaczął przesyłać swoje obserwacje Wszechświata z powrotem na Ziemię latem 2022 roku.
„Za każdym razem, gdy astronom kieruje Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba na jakiś obiekt, istnieje szansa na nowe, zaskakujące odkrycie” – podsumował Faherty. „Kiedy rozpoczynaliśmy ten projekt, nie brałem pod uwagę emisji metanu, ale teraz, gdy wiemy, że może ona mieć miejsce, a jej wyjaśnienie jest tak kuszące, stale jej szukam. Jest to część postępu nauki”.
To były badania zespołu opublikowany Dziś (17 kwietnia) w Naturze.
„Amatorski przedsiębiorca. Profesjonalny ekspert od internetu. Człowiek zombie. Nieuleczalny badacz popkultury”.