Odkryto emisję metanu na brązowym karle. Naukowcy sugerują, że karzeł może generować zjawiska podobne do zorzy polarnej obserwowanej m.in. na Ziemi.
Korzystając z najnowszych obserwacji z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), naukowcy odkryli emisję metanu na brązowym karle, co stanowi niespodziewane odkrycie dla tak zimnego i odizolowanego obiektu. Wyniki tych badań, opublikowane w czasopiśmie Nature, sugerują, że ten brązowy karzeł może generować zjawiska atmosferyczne podobne do zorzy obserwowanej na naszej planecie, jak również na Jowiszu i Saturnie.
Brązowe karły, bardziej masywne od planet, ale lżejsze od gwiazd, są powszechne w naszym słonecznym sąsiedztwie – zidentyfikowano ich tysiące. W ubiegłym roku Jackie Faherty, starszy naukowiec i kierownik ds. edukacji w Amerykańskim Muzeum Historii Naturalnej, przewodniczyła zespołowi badaczy, którzy otrzymali czas na JWST w celu zbadania 12 brązowych karłów. Wśród nich znalazł się CWISEP J193518.59–154620.3 (w skrócie W1935) – zimny brązowy karzeł oddalony o 47 lat świetlnych, odkryty przez naukowca-wolontariusza Backyard Worlds: Planet 9, Dana Caseldena, oraz zespół NASA CatWISE. W1935 to zimny brązowy karzeł o temperaturze powierzchni około 315 K. Jego masa nie jest dokładnie znana, ale szacuje się, że mieści się w przedziale od 6 do 35 mas Jowisza.
Po przeanalizowaniu obserwacji wielu brązowych karłów wykonanych przez JWST, zespół Faherty zauważył, że W1935 wyróżniał się spośród innych. Jako jedyny emitował metan, gaz, który wcześniej nie był obserwowany na brązowych karłach.
Metanu można się spodziewać na planetach olbrzymich i brązowych karłach, ale zwykle widzimy do pochłaniającego światło, a nie świecącego – powiedziała Faherty, główna autorka badania. Na początku byliśmy zdezorientowani tym, co widzimy, ale ostatecznie przekształciło się to w czyste podekscytowanie odkryciem.
Komputerowe modelowanie wykazało, że brązowy karzeł W1935, może posiadać inwersję temperatury, gdzie atmosfera staje się cieplejsza wraz ze wzrostem wysokości. Inwersje temperatury są powszechne na planetach krążących wokół gwiazd, ale W1935 jest odosobniony i nie ma wyraźnego zewnętrznego źródła ciepła.
Byliśmy mile zaskoczeni, gdy model wyraźnie przewidział inwersję temperatury – powiedział współautor Ben Burningham z University of Hertfordshire. Ale musieliśmy również dowiedzieć się, skąd pochodzi to dodatkowe ciepło w górnej atmosferze.
Aby to zbadać, naukowcy zwrócili się do naszego Układu Słonecznego. W szczególności przyjrzeli się badaniom Jowisza i Saturna, które wykazują emisję metanu i inwersję temperatury. Prawdopodobną przyczyną tej właściwości u olbrzymów Układu Słonecznego są zorze polarne, dlatego zespół badawczy przypuszczał, że odkryto to samo zjawisko na W1935.
Planetolodzy wiedzą, że zorze polarne na Jowiszu i Saturnie są spowodowane przez wysokoenergetyczne cząstki ze Słońca oddziałujące z polami magnetycznymi i atmosferami planet, co prowadzi do nagrzewania górnych warstw. To samo zjawisko powoduje zorze polarne na Ziemi, znane również jako zorza północna lub południowa, które są najjaśniejsze w pobliżu biegunów. Jednak ponieważ W1935 nie ma gwiazdy macierzystej, wiatr słoneczny nie może wyjaśnić tego zjawiska.
Istnieje jeszcze jeden kuszący powód obecności zorzy polarnych w naszym Układzie Słonecznym. Zarówno Jowisz, jak i Saturn mają aktywne księżyce, które okresowo wyrzucają materiał w przestrzeń kosmiczną, wchodząc w interakcje z planetami i wzmacniając zorze na tych światach. Księżyc Jowisza Io jest najbardziej aktywnym wulkanicznie światem w Układzie Słonecznym, wyrzucając fontanny lawy na wysokość dziesiątków kilometrów, podczas gdy księżyc Saturna Enceladus wyrzuca parę wodną ze swoich gejzerów, która jednocześnie zamarza i wrze, gdy uderza w przestrzeń kosmiczną. Potrzebne są dalsze obserwacje, ale naukowcy spekulują, że jednym z wyjaśnień zorzy na W1935 może być aktywny, jeszcze nieodkryty księżyc.
Za każdym razem, gdy astronom kieruje JWST na obiekt, pojawia się szansa na nowe, oszałamiające odkrycie – powiedziała Faherty. Emisja metanu nie była na moim radarze, gdy rozpoczynaliśmy ten projekt, ale teraz, gdy wiemy, że może tam być, a jej wyjaśnienie jest tak kuszące, nieustannie jej szukam. To część tego, jak nauka idzie naprzód.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: American Museum of Natural History
Na ilustracji: Wizja artystyczna przedstawiająca brązowego karła W1935, oddalonego od nas o 47 lat świetlnych. Źródło: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (Space Telescope Science Institute)
