Телескоп Джеймс Уэбб заметил полярное сияние у коричневого карлика
Используя космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST), астрономы наблюдали «неудавшуюся звезду» или коричневого карлика, который демонстрирует признаки присутствия полярного сияния.
Полярные сияния возникают из-за заряженных частиц Солнца, ударяющих молекулы в атмосфере Земли. Обычно их можно увидеть только в высоких широтах, потому что магнитосфера нашей планеты направляет эти частицы к полюсам.
Полярные сияния были замечены и на других планетах солнечной системы, таких как Юпитер и Сатурн, и даже на их спутниках, таких как Ио и Энцелад. Они, вероятно, вызваны бомбардировкой заряженными солнечными частицами.
Таким образом, новооткрытое сияние на коричневом карлике, получившим обозначение W1935 и расположенном на расстоянии более 40 световых лет от Земли, является загадочным; рядом с ним нет звезд, которые могли бы направить на него поток заряженных частиц.
Коричневые карлики крупнее планет-гигантов и меньше звезд, но формируются, как и звезды, из коллапсирующего облака газа и пыли. Это означает, что большинство коричневых карликов часто изолированы от звезд, как и W1935.
Они получили свое прозвище «неудавшиеся звезды», потому что у них нет достаточной массы, чтобы запустить ядерный синтез водорода с гелием в их ядрах, процесс, который питает звезды, по крайней мере, в их жизни на главной последовательности.
На потенциальное полярное сияние над W1935 указывали инфракрасные выбросы метана, зафиксированные JWST. Когда подобные выбросы метана наблюдаются над Юпитером и Сатурном, они являются результатом нагрева атмосферы, когда заряженные частицы сбивают линии магнитного поля и ударяются об атмосферные частицы, создавая также полярные сияния. Таким образом, исследовательская группа считает, что то же самое относится и к этому изолированному коричневому карлику.
Из-за отсутствия внешнего солнечного ветра, который мог бы вызвать вероятное полярное сияние коричневого карлика, команда полагает, что внутри коричневого карлика может происходить какой-то процесс, снабжающий энергией его атмосферу. В качестве альтернативы, межзвездная плазма могла столкнуться с W1935, или коричневый карлик может быть не полностью изолирован и может получать приток частиц от ближайшего активного спутника.
Команда ученых сделала это открытие, исследуя 12 коричневых карликов с помощью JWST.
Среди них были W1935 и W2220, два очень похожих коричневых карлика, которые были почти клонами друг друга, имели схожие температуры и яркость, а также почти идентичный состав воды, аммиака, угарного газа и углекислого газа.
Однако W1935 отличался от своего близнеца наличием метана, излучающего инфракрасный свет. На W2220 то же самое химическое соединение поглощало свет.
«Мы ожидали увидеть метан, потому что метан повсюду в этих коричневых карликах. Но вместо того, чтобы поглощать свет, мы увидели прямо противоположное: метан светился», — сказал Джек Фаэрти, руководитель исследования в своем заявлении. «Моей первой мыслью было: какого черта? Почему из этого объекта исходит выброс метана?»
Моделируя атмосферу коричневых карликов, чтобы определить причину выброса метана, команда обнаружила, что атмосфера W2220 охлаждается с высотой, но атмосфера W1935, похоже, испытывает температурную инверсию, из-за которой на больших высотах ее атмосфера нагревается.
«Эта температурная инверсия действительно озадачивает», — говорят ученые. «Мы видели такое явление на планетах с близлежащей звездой, которая может нагревать стратосферу, но видеть это в объекте без очевидного внешнего источника тепла — это очень странно».
Все это побудило ученых обратиться за объяснением к Юпитеру и Сатурну, обнаружив, что температурная инверсия также заметна в атмосферах этих газовых гигантов Солнечной системы. Ведущая теория заключается в том, что нагрев происходит за счет того же процесса, который создает полярное сияние.
Раньше полярные сияния использовались для объяснения необычных свойств коричневых карликов, таких как радиоизлучение этих несостоявшихся звезд. Однако наблюдения JWST W1935 представляют собой первый случай обнаружения выброса метана коричневым карликом, что указывает на полярное сияние.