وب ناسا نشانه هایی از هاله های احتمالی را روی یک کوتوله قهوه ای جدا شده پیدا می کند

این یافته ها در 243 ارائه شده است^rd نشست انجمن نجوم آمریکا در نیواورلئان.

برای کمک به توضیح معمای انتشار مادون قرمز از متان، تیم به منظومه شمسی ما روی آورد. انتشار متان یکی از ویژگی های مشترک غول های گازی مانند مشتری و زحل است. گرم شدن اتمسفر بالایی که این تشعشع را نیرو می دهد با شفق های قطبی مرتبط است.

در زمین، شفق‌های قطبی زمانی ایجاد می‌شوند که ذرات پر انرژی که توسط خورشید به فضا دمیده می‌شوند توسط میدان مغناطیسی زمین جذب شوند. آنها در امتداد خطوط میدان مغناطیسی نزدیک قطب های زمین به اتمسفر ما می روند و با مولکول های گاز برخورد می کنند و پرده های نورانی ترسناک و رقصی ایجاد می کنند. مشتری و زحل فرآیندهای شفقی مشابهی دارند که شامل برهمکنش با باد خورشیدی است، اما آنها همچنین کمک شفقی را از قمرهای فعال نزدیک مانند آیو (برای مشتری) و انسلادوس (برای زحل) دریافت می کنند.

برای کوتوله های قهوه ای جدا شده ای مانند W1935، فقدان باد ستاره ای برای کمک به فرآیند شفق قطبی و محاسبه انرژی اضافی در جو فوقانی مورد نیاز برای انتشار متان یک راز است. این تیم پیشنهاد می‌کند که یا فرآیندهای درونی نامشخص مانند پدیده‌های جوی در مشتری و زحل، یا فعل و انفعالات خارجی با پلاسمای بین‌ستاره‌ای یا یک قمر فعال نزدیک، می‌تواند به توضیح این انتشار کمک کند.

یک داستان پلیسی

کشف شفق قطبی مانند یک داستان پلیسی انجام شد. تیمی به سرپرستی جکی فاهرتی، اخترشناس موزه تاریخ طبیعی آمریکا در نیویورک، با تلسکوپ وب برای مطالعه 12 کوتوله قهوه ای سرد وقت پیدا کردند. از جمله W1935 – شی کشف شده توسط شهروند دانشمند Dan Casseldon، که با پروژه zooniverse Worlds Backyard کار می کرد – و W2220، یک شی که با استفاده از Wide Field Infrared Survey Explorer ناسا کشف شد. وب با جزئیات فوق‌العاده‌ای فاش کرد که به نظر می‌رسد W1935 و W2220 از نظر ترکیب نزدیک به کلون‌های یکدیگر باشند. آنها همچنین درخشندگی، دما و ویژگی های طیفی آب، آمونیاک، مونوکسید کربن و دی اکسید کربن مشابهی دارند. استثنای قابل توجه این بود که W1935 بر خلاف ویژگی جذب مورد انتظار مشاهده شده برای W2220، انتشار متان را نشان داد. این در طول موج مادون قرمز متفاوتی مشاهده می شود که وب به طور منحصر به فردی به آن حساس است.

ما انتظار داشتیم متان را ببینیم زیرا متان در همه جای این کوتوله های قهوه ای وجود دارد. اما به جای جذب نور، دقیقاً عکس آن را دیدیم: متان درخشید. اولین فکرم این بود که چی؟ فاهرتی گفت: چرا متان از این جسم منتشر می شود؟

این تیم از مدل های کامپیوتری برای استنباط آنچه که ممکن است در پس انتشار گازهای گلخانه ای باشد، استفاده کردند. کار مدل‌سازی نشان داد که W2220 دارای توزیع انرژی مورد انتظار در جو است که با افزایش ارتفاع سرد می‌شود. از طرف دیگر، W1935 نتیجه شگفت انگیزی داشت. بهترین مدل وارونگی دما را ترجیح می دهد که در آن جو با افزایش ارتفاع گرم تر می شود. بن برنینگهام یکی از نویسندگان از دانشگاه هرتفوردشایر انگلستان و مدلساز اصلی این کار گفت: «این وارونگی دما واقعاً گیج کننده است. ما این نوع پدیده را در سیاره‌هایی با ستاره‌ای نزدیک دیده‌ایم که می‌تواند استراتوسفر را گرم کند، اما دیدن آن در جسمی بدون منبع گرمای خارجی آشکار، وحشی است.

سرنخ هایی از منظومه شمسی ما

برای سرنخ، تیم در حیاط خلوت ما، سیارات منظومه شمسی ما را بررسی کردند. سیارات غول پیکر گازی می توانند به عنوان نماینده ای برای آنچه که در فاصله بیش از 40 سال نوری از ما در جو W1935 مشاهده می شود، عمل کنند.

این تیم متوجه شد که وارونگی دما در سیاراتی مانند مشتری و زحل قابل مشاهده است. کار برای درک دلایل گرمایش استراتوسفری آنها همچنان ادامه دارد، اما نظریه‌های پیشرو برای منظومه شمسی شامل گرمایش خارجی توسط شفق‌های قطبی و انتقال انرژی داخلی از اعماق جو می‌شود (که اولی توضیح اصلی است).

نامزدهای کوتوله قهوه ای شفق قطبی در زمینه

این اولین بار نیست که از شفق قطبی برای توضیح یک رصد کوتوله قهوه ای استفاده می شود. ستاره شناسان تابش رادیویی از چند کوتوله قهوه ای گرمتر را شناسایی کرده اند و به شفق های قطبی به عنوان محتمل ترین توضیح اشاره کرده اند. جست‌وجوها با تلسکوپ‌های زمینی مانند رصدخانه کک برای نشانه‌های فروسرخ از این کوتوله‌های قهوه‌ای پرتاب کننده رادیو برای توصیف بیشتر این پدیده انجام شد، اما بی‌نتیجه بود.

W1935 اولین نامزد شفق قطبی خارج از منظومه شمسی با امضای انتشار متان است. همچنین سردترین کاندید شفق در خارج از منظومه شمسی است، با دمای موثر حدود 400 درجه فارنهایت (200 درجه سانتیگراد) که حدود 600 درجه فارنهایت گرمتر از مشتری است.

در منظومه شمسی ما، باد خورشیدی یک عامل اصلی در فرآیندهای شفق قطبی است و قمرهای فعالی مانند آیو و انسلادوس به ترتیب برای سیاراتی مانند مشتری و زحل نقش دارند. W1935 به طور کامل فاقد یک ستاره همراه است، بنابراین باد ستاره ای نمی تواند به این پدیده کمک کند. باید دید آیا یک ماه فعال می تواند نقشی در انتشار متان W1935 داشته باشد یا خیر.

فاهرتی خاطرنشان کرد: با W1935، ما اکنون یک گسترش چشمگیر از پدیده منظومه شمسی بدون هیچ تشعشع ستاره ای برای کمک به توضیح آن داریم. او افزود: «با وب، ما واقعاً می‌توانیم «درب» را روی شیمی باز کنیم و بفهمیم که فرآیند شفق قطبی در خارج از منظومه شمسی چقدر شبیه یا متفاوت است.