Astronomové odhalili emise metanu na studeném trpaslíkovi W1935
Foto: NASA, ESA, CSA, LEAH HUSTAK (SPACE TELESCOPE SCIENCE INSTITUTE) /Tiskový zdrojPodle recenzované publikace Amerického muzea přírodní historie, data vesmírného dalekohledu Jamese Webba ukazují možné polární záře na izolovaném světě v našem slunečním sousedství. Pomocí nových pozorování z vesmírného teleskopu JWST astronomové objevili emise metanu na hnědém trpaslíkovi, což je pro tak chladný a izolovaný svět neočekávaný nález. Zjištění zveřejněná v časopise Nature naznačují, že tento hnědý trpaslík by mohl generovat polární záře podobné těm, které lze vidět na naší planetě, stejně jako na Jupiteru a Saturnu.
Hnědí trpaslíci, kteří jsou hmotnější než planety, ale lehčí než hvězdy, jsou všudypřítomní v našem slunečním sousedství a jsou jich identifikovány tisíce. V loňském roce vedl Jackie Faherty, vedoucí vědecký pracovník a vedoucí manažer vzdělávání v Americkém muzeu přírodní historie, tým výzkumníků, kteří získali čas na JWST, aby prozkoumali 12 hnědých trpaslíků. Mezi nimi byl CWISEP J193518.59–154620.3 (nebo zkráceně W1935). Studený hnědý trpaslík vzdálený 47 světelných let, kterého spoluobjevili dobrovolníci z Backyard Worlds: Planet 9 (Dvorní světy: Planeta 9) pro občanskou vědu Dan Caselden a tým NASA CatWISE.
W1935 je studený hnědý trpaslík s povrchovou teplotou asi 200° Celsia, tedy asi při teplotě, při které byste pekli čokoládové sušenky. Hmotnost W1935 není dobře známá, ale pravděpodobně se pohybuje mezi 6–35násobkem hmotnosti Jupiteru.Poté, co se Fahertyho tým podíval na řadu hnědých trpaslíků pozorovaných pomocí JWST, si Fahertyho tým všiml, že W1935 vypadal podobně, ale s jednou výraznou výjimkou: vypouštěl metan, něco, co u hnědého trpaslíka ještě nikdy nebylo pozorováno.
„Metanový plyn se očekává na obřích planetách a hnědých trpaslících, ale obvykle vidíme, že absorbuje světlo, nikoli září,“ řekl Faherty, hlavní autor studie. „Zpočátku jsme byli zmateni tím, co jsme viděli, ale nakonec se to změnilo v čisté vzrušení z tohoto objevu.“
Počítačové modelování přineslo další překvapení: hnědý trpaslík má pravděpodobně teplotní inverzi, jev, při kterém se atmosféra s rostoucí výškou otepluje. K teplotním inverzím může snadno dojít u planet obíhajících kolem hvězd, ale W1935 je izolovaný, bez zjevného vnějšího zdroje tepla.
„Byli jsme příjemně šokováni, když model jasně předpověděl teplotní inverzi,“ řekl spoluautor Ben Burningham z univerzity v Hertfordshiru. „Ale také jsme museli zjistit, odkud pochází to extra teplo v horní atmosféře.“
Aby to výzkumníci prozkoumali, obrátili se na naši sluneční soustavu. Zejména se zabývali studiemi Jupiteru a Saturnu, které vykazují emise metanu a mají teplotní inverze. Pravděpodobnou příčinou tohoto jevu na obrech sluneční soustavy jsou polární záře, proto výzkumný tým předpokládal, že stejný jev odhalili na W1935.
Planetologové vědí, že jedním z hlavních hybatelů polárních září na Jupiteru a Saturnu jsou vysokoenergetické částice ze Slunce, které interagují s magnetickými poli a atmosférami planet a zahřívají horní vrstvy. To je také důvod pro polární záře, které vidíme na Zem. Ale bez hostitelské hvězdy pro W1935 nemůže být sluneční vítr vysvětlením tohoto jevu.
Polární záře v naší sluneční soustavě má další lákavý důvod. Jupiter i Saturn mají aktivní měsíce, které příležitostně vyvrhují materiál do vesmíru, interagují s planetami a zlepšují stopu polární záře na těchto světech. Jupiterův měsíc Io je vulkanicky nejaktivnějším světem ve sluneční soustavě, chrlí lávové fontány vysoké desítky kilometrů a Saturnův měsíc Enceleadus vyvrhuje ze svých gejzírů vodní páru, která při dopadu do vesmíru současně vaří a mrzne. Je zapotřebí více pozorování, ale výzkumníci spekulují, že jedním z vysvětlení polární záře na W1935 by mohl být aktivní, dosud neobjevený měsíc.
„Pokaždé, když astronom namíří JWST na objekt, existuje šance na nový ohromující objev,“ řekl Faherty. „Emise metanu nebyla na mém radaru, když jsme s tímto projektem začínali, ale teď, když víme, že tam může být, a vysvětlení pro tento jev je tak lákavý, neustále na to koukám. Je to součást toho, jak se věda posouvá vpřed.“
Mezi další autory studie patří Jonathan Gagne, Institute for Research on Exoplanets a Université de Montréal; Genaro Suarez, Dan Caselden, Austin Rothermich a Niall Whiteford, Americké muzeum přírodní historie; Johanna Vos, Trinity College Dublin; Sherelyn Alejandro Merchan, City University of New York; Caroline Morley, University of Texas; Melanie Rowland a Brianna Lacy, University of Texas, Austin; Rocio Kiman, Charles Beichman, Federico Marocco a Christopher Gelino, California Institute of Technology; Davy Kirkpatrick, IPAC; Aaron Meisner, NOIRLab; Adam Schneider, USNO; Marc Kuchner a Ehsan Gharib-Nezhad, NASA; Daniella Bardalez Gagliuffi, Amherst; Peter Eisenhardt, Jet Propulsion Laboratory; a Eileen Gonzales, San Francisco State University.
Tato práce byla částečně podporována agenturou NASA a Space Telescope Science Institute.
Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS ze dne 17.4.2024, vědecká studie byla publikována v Nature s volným přístupem.