Астрономы использовали JWST, чтобы найти коричневого карлика с полярными сияниями, такими как Земля или Юпитер. Это удивительно, поскольку коричневый карлик, получивший название W1935, является свободно плавающим объектом, то есть не является частью другой звездной системы. Следовательно, солнечный ветер, способный генерировать северное сияние, невозможен. Вместо этого полярные сияния, по-видимому, возникают из-за выбросов метана в атмосферу планеты, взаимодействующего с межзвездной плазмой. Другая теория заключается в том, что у него, возможно, есть активная, но невидимая луна, способствующая выбросам.
Коричневые карлики — небесные объекты, более массивные, чем Юпитер, но меньшие, чем звезда. Коричневые карлики считаются несостоявшимися звездами, потому что они формируются так же, как и звезды – за счет сжатия газа, который схлопывается в плотное ядро под действием собственной гравитации – но коричневым карликам просто не хватает массы, чтобы их ядра могли сжигать ядерное топливо и излучать звездный свет. Тем временем планеты формируются из скопления остатков формирующихся звезд.
Коричневые карлики также имеют сложную внешнюю атмосферу, похожую на планетарную, включая облака и молекулы, такие как H2O. Поэтому тот факт, что у этого коричневого карлика есть метан, не является сюрпризом.
Но, наблюдая на определенной инфракрасной длине волны, к которой JWST уникально чувствителен, астрономы были крайне удивлены, увидев светящиеся выбросы метана. Обычно метан поглощает видимый свет, особенно в красной части спектра.
«Мы ожидали увидеть метан, потому что метан присутствует повсюду в этих коричневых карликах. Но вместо поглощения света мы увидели прямо противоположное: метан светился. Моя первая мысль была: какого черта? Почему из этого объекта исходит выброс метана?» — сказал Джеки Фаэрти, астроном из Американского музея естественной истории в Нью-Йорке, которому было предоставлено время с телескопом Уэбба для исследования 12 холодных коричневых карликов.
Фаэрти и ее команда использовали компьютерные модели, чтобы сделать вывод о том, что может быть причиной выброса. Модели показали, что атмосфера W1935 становилась теплее с увеличением высоты, в то время как другие коричневые карлики, которых они наблюдали, показали ожидаемое обратное: распределение энергии по атмосфере становилось холоднее с увеличением высоты.
«Эта температурная инверсия действительно озадачивает», — сказал Бен Бернингем, соавтор из Университета Хартфордшира в Англии и ведущий разработчик модели. «Мы видели такое явление на планетах с близлежащей звездой, которая может нагревать стратосферу, но видеть это в объекте без очевидного внешнего источника тепла — это дикость».
На Земле полярные сияния возникают, когда энергичные частицы, выброшенные в космос от Солнца, захватываются магнитным полем Земли. Они каскадом падают в нашу атмосферу вдоль линий магнитного поля вблизи полюсов Земли, сталкиваясь с молекулами газа и создавая полярное сияние, которое мы все любим видеть. Юпитер и Сатурн имеют схожие полярные сияния, которые включают взаимодействие с солнечным ветром, но они также получают полярные сияния от близлежащих активных спутников, таких как Ио (для Юпитера) и Энцелад (для Сатурна).
Но для блуждающих коричневых карликов, таких как W1935, отсутствие звездного ветра, который способствовал бы полярному сиянию и объяснял дополнительную энергию в верхних слоях атмосферы, необходимую для выброса метана, является загадкой. Команда предполагает, что либо неучтенные внутренние процессы, такие как атмосферные явления Юпитера и Сатурна, либо внешние взаимодействия либо с межзвездной плазмой, либо с ближайшей активной луной, могут помочь объяснить выбросы.
Астрономы планируют следить за W1935, чтобы узнать больше о том, что там происходит, и, возможно, невидимая активная луна может сыграть роль в выбросах метана.
«С W1935 мы теперь имеем впечатляющее расширение явления Солнечной системы без какого-либо звездного излучения, которое могло бы помочь в объяснении», — отметил Фаэрти. «С помощью Уэбба мы действительно можем «открыть капот» на химию и понять, насколько похожими или разными могут быть полярные сияния за пределами нашей Солнечной системы».
W1935 был первоначально обнаружен гражданским ученым по имени Дэн Касслден как проект Zooniverse Backyard Worlds. Новые данные о метановых полярных сияниях были представлены на 243-м заседании Американского астрономического общества в Новом Орлеане.
