Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wykrył zorze polarne na brązowym karle W1935

Za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), astronomowie wykryli emisję metanu na brązowym karle W1935, co jest niezwykłe dla tak zimnego i odizolowanego świata. Obserwacje sugerują, że obiekt może generować zorze podobne do tych występujących na Ziemi, a także na Jowiszu i Saturnie.

Jak tłumaczą naukowcy, brązowe karły, masywniejsze niż planety, ale lżejsze niż gwiazdy, są wszechobecne w kosmicznym sąsiedztwie Ziemi. Do tej pory zidentyfikowano ich tysiące. W 2023 roku, naukowcom z American Museum of Natural History, pod kierownictwem Jackie Faherty, przyznano czas obserwacyjny na JWST w celu zbadania 12 brązowych karłów.

Wśród nich znalazł się obiekt CWISEP J193518.59-154620.3 (W1935) – zimny brązowy karzeł oddalony o 47 lat świetlnych od Ziemi, który został odkryty w ramach programu Backyard Worlds: Planet 9 (finansowany przez NASA cywilny projekt naukowy, w którym udział biorą astronomowie-amatorzy. Jego celem jest odkrycie nowych brązowych karłów – słabych obiektów, które są mniej masywne niż gwiazdy, a niektóre mogą znajdować się wśród najbliższych sąsiadów Ziemi, co może przyczynić się od okrycia hipotetycznej dziewiątej planety w Układzie Słonecznym), przez astronoma-amatora Dana Caseldena i zespół NASA CatWISE. Badane zostało opisane w czasopiśmie Nature

W1935 to zdaniem badaczy, zimny brązowy karzeł o temperaturze powierzchni około 150 stopni Celsjusza. Masa obiektu nie została dobrze określona, ale jak przypuszczają badacze, prawdopodobnie wynosi od 6 do 35 razy więcej niż masa Jowisza. Po przyjrzeniu się wielu brązowym karłom uchwyconym przez JWST, astronomowie zauważyli, że W1935 wyglądał podobnie do pozostałych, ale z jednym uderzającym wyjątkiem – emitował metan, coś, czego nigdy wcześniej nie zaobserwowano na tego typu obiektach.

„Gaz metanowy jest zazwyczaj obecny na planetach gigantach i brązowych karłach, ale zwykle widzimy go pochłaniającego światło, a nie świecącego. Na początku byliśmy zdezorientowani tym, co widzimy, ale ostatecznie przekształciło się to w czyste podekscytowanie odkryciem” – zaznacza Jackie Faherty, główny autor badania.

Modelowanie komputerowe, zdaniem naukowców, przyniosło kolejną niespodziankę – brązowy karzeł prawdopodobnie ma inwersję temperatury, zjawisko, w którym atmosfera staje się cieplejsza wraz ze wzrostem wysokości. Występują one na planetach krążących wokół gwiazd, ale W1935 jest odizolowany, bez oczywistego zewnętrznego źródła ciepła.

Aby to zbadać, naukowcy porównali to odkrycie ze zjawiskami występującymi w Układzie Słonecznym. W szczególności przyjrzeli się Jowiszowi i Saturnowi, które wykazują emisję metanu i inwersję temperatury. Prawdopodobną przyczyną tej cechy u gigantów z Ziemskiego najbliższego sąsiedztwa są zorze polarne, dlatego astronomowie przypuszczają, że odkryli to samo zjawisko na W1935.

Naukowcy planetarni twierdzą, że jednym z głównych czynników wywołujących zorze polarne na Jowiszu i Saturnie są wysokoenergetyczne cząstki pochodzące ze Słońca, które oddziałują z polami magnetycznymi i atmosferami planet, ogrzewając ich górne warstwy. Jest to również przyczyna zorzy polarnych, które występują na Ziemi, najczęściej w pobliżu biegunów. Jednak zdaniem badaczy, przy braku gwiazdy macierzystej, wiatr słoneczny nie może wyjaśnić występowania podobnego zjawiska.

Jednak jak zaznaczają astronomowie, zarówno Jowisz, jak i Saturn mają aktywne księżyce, które wyrzucają materiał w przestrzeń kosmiczną i czasem wchodzi on w interakcje z planetami i wzmacnia zorze na światach, wokół których orbitują te naturalne satelity. Księżyc Jowisza, Io, jest najbardziej aktywnym wulkanicznie światem w Układzie Słonecznym, wyrzuca fontanny lawy na wysokość dziesiątek kilometrów, a księżyc Saturna, Enceladus, wystrzeliwuje parę wodną z gejzerów, która jednocześnie zamarza i wrze, gdy uderza w przestrzeń kosmiczną. Naukowcy spekulują, że jednym z wyjaśnień zorzy na W1935 może być właśnie aktywny, jeszcze nieodkryty księżyc.

Emil Gołoś