James Webb Space Telescope-data identificerer mulige nordlys på en kold brun dværg

Ved hjælp af nye observationer fra James Webb Space Telescope (JWST) har astronomer opdaget metan-emission på en brun dværg, et uventet fund for en så kold og isoleret verden. Udgivet i tidsskriftet Nature , tyder resultaterne på, at denne brune dværg kan generere nordlys svarende til dem, der ses på vores egen planet såvel som på Jupiter og Saturn.

Brune dværge er mere massive end planeter, men lettere end stjerner, og brune dværge er allestedsnærværende i vores solkvarter, med tusinder identificeret. Sidste år ledede Jackie Faherty, seniorforsker og senioruddannelsesleder ved American Museum of Natural History, et team af forskere, der blev tildelt tid på JWST til at undersøge 12 brune dværge.

Blandt dem var CWISEP J193518.59–154620.3 (eller W1935 for kort) - en kold brun dværg 47 lysår væk, som blev opdaget af Backyard Worlds:Planet 9, borgervidenskabs-frivillig Dan Caselden og NASA CatWISE-teamet. W1935 er en kold brun dværg med en overfladetemperatur på omkring 400° Fahrenheit. Massen for W1935 er ikke velkendt, men den varierer sandsynligvis mellem seks og 35 gange massen af ​​Jupiter.

Efter at have set på en række brune dværge observeret med JWST, bemærkede Fahertys team, at W1935 lignede, men med en slående undtagelse:den udsendte metan, noget der aldrig er set før på en brun dværg.

"Metangas forventes i gigantiske planeter og brune dværge, men vi ser det normalt absorbere lys, ikke glødende," sagde Faherty, hovedforfatter af undersøgelsen. "Vi var først forvirrede over, hvad vi så, men i sidste ende blev det til ren spænding ved opdagelsen."

Computermodellering gav en anden overraskelse:den brune dværg har sandsynligvis en temperaturinversion, et fænomen, hvor atmosfæren bliver varmere med stigende højde. Temperaturinversioner kan let ske med planeter, der kredser om stjerner, men W1935 er isoleret uden nogen åbenlys ekstern varmekilde.

"Vi var behageligt chokerede, da modellen tydeligt forudsagde en temperaturinversion," sagde medforfatter Ben Burningham fra University of Hertfordshire. "Men vi skulle også finde ud af, hvor den ekstra varme fra den øvre atmosfære kom fra."

For at undersøge det vendte forskerne sig mod vores solsystem. De har især set på undersøgelser af Jupiter og Saturn, som både viser metanudledning og har temperaturinversioner. Den sandsynlige årsag til denne funktion på solsystemets giganter er nordlys, derfor antog forskerholdet, at de havde afsløret det samme fænomen på W1935.

Planetforskere ved, at en af ​​de vigtigste drivkræfter bag nordlys på Jupiter og Saturn er højenergipartikler fra solen, der interagerer med planeternes magnetfelter og atmosfærer og opvarmer de øverste lag. Dette er også grunden til de nordlys, som vi ser på Jorden, almindeligvis omtalt som nord- eller sydlys, da de er mest ekstraordinære i nærheden af ​​polerne. Men uden en værtsstjerne for W1935 kan en solvind ikke bidrage til forklaringen.

Der er en lokkende yderligere årsag til nordlyset i vores solsystem. Både Jupiter og Saturn har aktive måner, der lejlighedsvis skubber materiale ud i rummet, interagerer med planeterne og forbedrer nordlydens fodaftryk på disse verdener. Jupiters måne, Io, er den mest vulkansk aktive verden i solsystemet, og den spyr lavafontæner i snesevis af kilometer høje, og Saturns måne, Enceladus, udstøder vanddamp fra sine gejsere, der samtidig fryser og koger, når den rammer rummet.

Flere observationer er nødvendige, men forskerne spekulerer i, at en forklaring på nordlyset på W1935 kan være en aktiv måne, der endnu ikke er opdaget.

"Hver gang en astronom peger JWST mod et objekt, er der en chance for en ny forbløffende opdagelse," sagde Faherty. "Metan-emission var ikke på min radar, da vi startede dette projekt, men nu hvor vi ved, at det kan være der, og forklaringen på det så lokkende, er jeg konstant på udkig efter det. Det er en del af, hvordan videnskaben bevæger sig fremad."

Flere oplysninger: Jacqueline Faherty et al., Methanemission fra en kølig brun dværg, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07190-w. www.nature.com/articles/s41586-024-07190-w

Journaloplysninger: Natur

Leveret af American Museum of Natural History