Эта концепция художника изображает коричневого карлика W1935, который расположен в 47 световых годах от Земли. Астрономы с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА обнаружили инфракрасное излучение метана, исходившее из W1935. Это неожиданное открытие, поскольку коричневый карлик холоден и у него нет родительской звезды; следовательно, не существует очевидного источника энергии, который мог бы нагреть верхние слои атмосферы и заставить светиться метан. Команда предполагает, что выбросы метана могут быть вызваны процессами, порождающими полярные сияния, показанные здесь красным. Авторы и права: НАСА, ЕКА, ККА, Лия Хустак (Научный институт космического телескопа)
Используя новые наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), астрономы обнаружили выбросы метана на коричневом карлике, что является неожиданным открытием для такого холодного и изолированного мира. Результаты, опубликованные в журнале Nature, показывают, что этот коричневый карлик может генерировать полярные сияния, подобные тем, которые наблюдаются на нашей планете, а также на Юпитере и Сатурне.
Более массивные, чем планеты, но легче, чем звезды, коричневые карлики повсеместно распространены в окрестностях Солнца, и их тысячи идентифицированы. В прошлом году Джеки Фаэрти, старший научный сотрудник и старший менеджер по образованию Американского музея естественной истории, возглавил группу исследователей, которым было предоставлено время на JWST для исследования 12 коричневых карликов.
Среди них был CWISEP J193518.59–154620.3 (или сокращенно W1935) — холодный коричневый карлик в 47 световых годах от нас, который был открыт совместно с Backyard Worlds: Planet 9, волонтером гражданской науки Дэном Кэселденом и командой NASA CatWISE. W1935 — холодный коричневый карлик с температурой поверхности около 400° по Фаренгейту. Масса W1935 малоизвестна, но, вероятно, она колеблется от шести до 35 раз больше массы Юпитера.
Посмотрев на несколько коричневых карликов, наблюдаемых с помощью JWST, команда Фаэрти заметила, что W1935 выглядела похоже, но с одним поразительным исключением: она выделяла метан, чего никогда раньше не наблюдалось у коричневых карликов.
«Метан ожидается на планетах-гигантах и коричневых карликах, но мы обычно видим, что он поглощает свет, а не светится», — сказал Фаэрти, ведущий автор исследования. «Поначалу мы были сбиты с толку тем, что видели, но в конечном итоге это переросло в чистое волнение от открытия».
Компьютерное моделирование преподнесло еще один сюрприз: у коричневого карлика, вероятно, есть температурная инверсия — явление, при котором атмосфера становится теплее с увеличением высоты. Температурные инверсии могут легко произойти с планетами, вращающимися вокруг звезд, но W1935 изолирована и не имеет очевидного внешнего источника тепла.
«Мы были приятно шокированы, когда модель четко предсказала температурную инверсию», — сказал соавтор Бен Бернингем из Университета Хартфордшира. «Но нам также нужно было выяснить, откуда берется это дополнительное тепло в верхних слоях атмосферы».
Для расследования исследователи обратились к нашей Солнечной системе. В частности, они рассмотрели исследования Юпитера и Сатурна, которые демонстрируют выбросы метана и имеют температурные инверсии. Вероятной причиной этой особенности гигантов Солнечной системы являются полярные сияния, поэтому исследовательская группа предположила, что они обнаружили то же самое явление и на W1935.
Ученые-планетологи знают, что одним из основных источников полярных сияний на Юпитере и Сатурне являются частицы высокой энергии Солнца, которые взаимодействуют с магнитными полями и атмосферами планет, нагревая верхние слои. Это также является причиной полярных сияний, которые мы видим на Земле, обычно называемых Северным или Южным сиянием, поскольку они наиболее необычны вблизи полюсов. Но поскольку у W1935 нет родительской звезды, солнечный ветер не может способствовать объяснению.
Есть еще одна заманчивая причина возникновения полярного сияния в нашей Солнечной системе. И Юпитер, и Сатурн имеют активные спутники, которые время от времени выбрасывают материал в космос, взаимодействуют с планетами и усиливают полярное сияние на этих мирах. Спутник Юпитера Ио — самый вулканически активный мир в Солнечной системе, извергающий фонтаны лавы на десятки миль высотой, а спутник Сатурна, Энцелад, выбрасывает водяной пар из своих гейзеров, который одновременно замерзает и кипит, когда попадает в космос.
Необходимы дополнительные наблюдения, но исследователи предполагают, что одним из объяснений полярного сияния на W1935 может быть активная, еще не открытая луна.
«Каждый раз, когда астроном направляет JWST на объект, есть шанс сделать новое ошеломляющее открытие», — сказал Фаэрти. «Выбросы метана не были в поле моего зрения, когда мы начали этот проект, но теперь, когда мы знаем, что он может существовать, а объяснение его настолько заманчиво, я постоянно ищу его. Это часть того, как наука движется вперед».
Информация от: Американским музеем естественной истории.
