Utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST), gli astronomi hanno fatto una sorprendente scoperta delle emissioni di metano provenienti da una nana bruna, o "stella fallita".
I ricercatori hanno affermato che la scoperta indica che la nana bruna è caratterizzata dall'aurora boreale e forse un'esoluna sconosciuta orbita attorno ad essa.
La scoperta della nana bruna al telescopio spaziale James Webb è sorprendente, perché non si prevede che questi mondi freddi e isolati siano abbastanza caldi da consentire al metano di emettere luce infrarossa.
Questi risultati sono il risultato del programma JWST per studiare 12 nane brune. Sottolineano che queste stelle fallite potrebbero generare aurore simili alle luci settentrionali e meridionali della Terra, così come quelle viste su Giove e Saturno. La mancanza di una stella vicino a questa nana bruna solitaria può significare che le luci polari sopra di essa sono generate da una luna attiva nascosta.
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Il team di studio ha studiato la nana bruna fredda CWISEP J193518.59–154620.3 (W1935), che si trova a 47 anni luce dalla Terra. Sebbene la massa di W1935 sia scarsamente limitata, variando da 6 a 35 volte la massa di Giove, è noto che ha una temperatura superficiale di circa 400 ° F (204 ° C). Questa è la temperatura alla quale cuoci i biscotti con gocce di cioccolato (brownies falliti?).
"Si prevede che il metano sia presente nei pianeti giganti e nelle nane brune, ma in genere lo vediamo assorbire la luce, non brillare", afferma Jackie Faherty, team leader e direttore dell'istruzione senior presso l'American Museum of Natural History. Lo ha detto in un comunicato. "All'inizio eravamo confusi su ciò che stavamo vedendo, ma alla fine questa scoperta si è trasformata in pura eccitazione."
Perché alcune stelle falliscono?
Le nane brune prendono il loro sfortunato soprannome di "stelle fallite" perché, sebbene si formino direttamente da una nube collassata di gas e polvere come una stella, non hanno massa sufficiente per catalizzare la fusione nucleare dell'idrogeno in elio nel loro nucleo.
Questo è il processo che definisce cos'è una stella di sequenza principale, quindi le nane brune – che hanno masse maggiori dei pianeti più grandi ma più piccole della stella più piccola – tecnicamente "non riescono" a raggiungere questo stato.
Faherty e i suoi colleghi stavano osservando molte nane brune con il telescopio spaziale James Webb quando hanno notato che W1935 era simile, ma con un'interessante differenza: emetteva metano, qualcosa che non era mai stato visto prima attorno a una stella fallita.
La modellizzazione di W1935 ha rivelato che questa particolare nana bruna presenta anche quella che viene chiamata "inversione di temperatura". Questo è un fenomeno in cui l'atmosfera del pianeta diventa più fredda a livelli più profondi. Questo è qualcosa che normalmente si osserva nei pianeti che orbitano attorno a stelle le cui atmosfere si riscaldano dall'alto verso il basso, ma era inaspettato per W1935 perché la nana bruna è isolata, senza fonte di calore esterna.
"Siamo rimasti piacevolmente scioccati quando il modello prevedeva chiaramente un'inversione di temperatura", ha detto nella dichiarazione Ben Burningham, membro del team e scienziato dell'Università dell'Hertfordshire. "Ma dovevamo anche sapere da dove proveniva il calore extra dell'atmosfera superiore".
Per risolvere questo mistero, il team ha osservato più da vicino i giganti gassosi del sistema solare, Giove e Saturno. Entrambi i giganti gassosi hanno emissioni di metano ed entrambi hanno atmosfere che mostrano un'inversione di temperatura.
Per Giove e Saturno, la causa delle emissioni di metano e dell'inversione di temperatura è l'aurora, portando Varty e il team a concludere che questo è ciò che il telescopio spaziale James Webb ha rilevato intorno al 1935. La grande domanda è: cosa guida l'aurora nel W1935?
Questo è un problema, perché il vento solare – il flusso di particelle cariche provenienti dal Sole – è il principale motore dell'aurora di Giove, Saturno e Terra. Queste cariche colpiscono i campi magnetici dei pianeti e viaggiano lungo le linee di campo, interagendo con le particelle nell'atmosfera. Ciò riscalda gli strati superiori dell'atmosfera e provoca l'emissione di luce vicino ai poli del pianeta. Senza una stella ospite che colpisca W1935 con venti stellari, questo processo non può essere il motore principale dell'aurora della nana bruna solitaria.
Tuttavia, l'aurora di Giove e Saturno ha una spinta secondaria secondaria, sotto forma di particelle cariche che fluiscono nei giganti gassosi a seguito delle loro lune attive che espellono materiale nello spazio. Ad esempio, Io, la luna di Giove, è l'oggetto più vulcanico del sistema solare, erutta lava per decine di chilometri nello spazio, mentre Encelado, la luna di Saturno, emette geyser nello spazio contenenti vapore acqueo e altri materiali che contemporaneamente congelano e bollono quando raggiungono lo spazio.
Pertanto, l'aurora di W1935 senza venti stellari o stellari suggerisce che la nana bruna potrebbe essere in orbita attorno a una luna attiva.
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Saranno necessarie ulteriori prove prima che gli scienziati possano confermare per la prima volta l'esistenza di una luna nana bruna. Fino ad allora, queste indicazioni iniziali forniscono informazioni su quanto influente sarà il telescopio spaziale James Webb da quando ha iniziato a trasmettere le sue osservazioni dell'universo sulla Terra nell'estate del 2022.
"Ogni volta che un astronomo punta il telescopio spaziale James Webb verso un oggetto, c'è l'opportunità di fare una nuova scoperta sorprendente", ha concluso Faherty. "L'emissione di metano non era nei miei radar quando abbiamo avviato questo progetto, ma ora che sappiamo che potrebbe esserci e la sua spiegazione è così allettante, la cerco costantemente. Questo fa parte del modo in cui la scienza va avanti."
Era la ricerca del team pubblicato Oggi (17 aprile) su Natura.