С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), астрономы обнаружили выброс метана на коричневом карлике – неожиданное открытие для такого холодного и изолированного мира. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, свидетельствуют о том, что этот коричневый карлик может генерировать полярные сияния, подобные тем, что наблюдаются на нашей планете, а также на Юпитере и Сатурне, сообщает Американский музей естественной истории.
Более массивные, чем планеты, но легче, чем звезды, коричневые карлики распространены повсеместно, в окрестностях солнечной системы их обнаружены тысячи. В прошлом году Джеки Фаэрти, старший научный сотрудник Американского музея естественной истории, возглавила группу исследователей, которым было выделено время на JWST для изучения 12 коричневых карликов. Среди них был W1935 – холодный коричневый карлик, находящийся на расстоянии 47 световых лет от нас. W1935 имеет температуру поверхности около 200° по Цельсию, то есть примерно такую, при которой можно испечь шоколадное печенье. Масса W1935 неизвестна, но, скорее всего, она в 6-35 раз больше массы Юпитера.
Изучив ряд коричневых карликов, наблюдаемых с помощью JWST, команда Фаэрти заметила, что W1935 выглядит похоже, но с одним поразительным исключением: он выделяет метан, чего никогда раньше не наблюдалось на коричневых карликах.
«Газ метан ожидается на планетах-гигантах и коричневых карликах, но обычно мы видим его поглощающим свет, а не светящимся. Сначала мы были озадачены тем, что видим, но в конце концов это переросло в чистый восторг от открытия», – говорит Фаэрти, ведущий автор исследования.
Компьютерное моделирование принесло еще один сюрприз: коричневый карлик, вероятно, имеет температурную инверсию – явление, при котором атмосфера становится теплее с увеличением высоты. Температурные инверсии могут происходить с планетами, вращающимися вокруг звезд, но W1935 изолирован, и у него нет очевидного внешнего источника тепла.
«Мы были приятно шокированы, когда модель четко показала температурную инверсию. Но нам также нужно было выяснить, откуда берется дополнительное тепло в верхних слоях атмосферы», – говорит соавтор исследования Бен Бернингем из Университета Хартфордшира.
Чтобы выяснить это, исследователи обратились к Солнечной системе. В частности, они изучили Юпитер и Сатурн, на которых наблюдаются выбросы метана и температурные инверсии. Вероятной причиной этой особенности у гигантов Солнечной системы являются полярные сияния, поэтому команда исследователей предположила, что они обнаружили такое же явление на W1935.
Планетологам известно, что одной из основных причин возникновения полярных сияний на Юпитере и Сатурне являются высокоэнергетические частицы от Солнца, которые взаимодействуют с магнитными полями и атмосферами планет, нагревая их 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 звезды-хозяина, солнечный ветер не может внести свой вклад в объяснение.
Есть еще одна причина появления авроры в Солнечной системе. И у Юпитера, и у Сатурна есть активные спутники, которые время от времени выбрасывают материал в космос, взаимодействуют с планетами и усиливают полярное сияние. Спутник Юпитера Ио – самый вулканически активный в Солнечной системе, извергающий фонтаны лавы высотой в десятки километров, а спутник Сатурна Энцелеада выбрасывает из своих гейзеров водяной пар, который при попадании в космос одновременно замерзает и закипает. Необходимы дополнительные наблюдения, но исследователи предполагают, что одним из объяснений сияний на W1935 может быть активный, еще не открытый спутник.
«Каждый раз, когда астрономы наводят JWST на объект, есть шанс сделать новое умопомрачительное открытие. Выбросы метана не были в поле моего зрения, когда мы начинали этот проект, но теперь, когда мы знаем, что он может быть там, и объяснение этому так заманчиво, я постоянно нахожусь в поиске. Это часть того, как наука движется вперед», – говорит Фаэрти.
[Фото: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (Space Telescope Science Institute)]
