Webb encuentra indicios de auroras en una enana marrón aislada

Los astrónomos que utilizan el telescopio espacial James Webb de la NASA han encontrado una enana marrón (un objeto más masivo que Júpiter pero más pequeño que una estrella) con emisión infrarroja de metano, probablemente debido a la energía en su atmósfera superior. Este es un descubrimiento inesperado porque la enana marrón, W1935, es fría y carece de una estrella anfitriona; por lo tanto, no existe una fuente obvia de energía para la atmósfera superior. El equipo especula que la emisión de metano puede deberse a procesos que generan auroras.

Estos hallazgos se presentarán en la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva Orleans.

Para ayudar a explicar el misterio de la emisión infrarroja del metano, el equipo recurrió a nuestro sistema solar. La emisión de metano es una característica común en gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno. El calentamiento de la atmósfera superior que impulsa esta emisión está relacionado con las auroras

En la Tierra, las auroras se crean cuando las partículas energéticas lanzadas al espacio desde el Sol son capturadas por el campo magnético de la Tierra. Caen en cascada hacia nuestra atmósfera a lo largo de líneas de campo magnético cerca de los polos de la Tierra, chocando con moléculas de gas y creando espeluznantes cortinas de luz danzantes. Júpiter y Saturno tienen procesos aurorales similares que implican la interacción con el viento solar, pero también reciben contribuciones aurorales de lunas activas cercanas como Io (para Júpiter) y Encelado (para Saturno).

Para enanas marrones aisladas como W1935, la ausencia de un viento estelar que contribuya al proceso auroral y explique la energía adicional en la atmósfera superior necesaria para la emisión de metano es un misterio. El equipo supone que procesos internos no contabilizados, como los fenómenos atmosféricos de Júpiter y Saturno, o interacciones externas con plasma interestelar o una luna activa cercana pueden ayudar a explicar la emisión.

El descubrimiento de las auroras se desarrolló como una historia de detectives. Un equipo dirigido por Jackie Faherty, astrónomo del Museo Americano de Historia Natural de Nueva York, obtuvo tiempo con el telescopio Webb para investigar 12 enanas marrones frías. Entre ellos se encontraban W1935, un objeto descubierto por el científico ciudadano Dan Caselden, que trabajó con el proyecto Backyard Worlds Zooniverse, y W2220, un objeto descubierto utilizando el Explorador de reconocimiento infrarrojo de campo amplio de la NASA. Webb reveló con exquisito detalle que W1935 y W2220 parecían ser casi clones entre sí en composición. También compartían brillo, temperaturas y características espectrales similares del agua, el amoníaco, el monóxido de carbono y el dióxido de carbono. La sorprendente excepción fue que W1935 mostró emisiones de metano, a diferencia de la característica de absorción anticipada que se observó hacia W2220. Esto se observó en una longitud de onda infrarroja distinta a la que Webb es excepcionalmente sensible.

“Esperábamos ver metano porque el metano está por todas partes en estas enanas marrones. Pero en lugar de absorber luz, vimos todo lo contrario: el metano brillaba. Mi primer pensamiento fue, ¿qué diablos? ¿Por qué sale emisión de metano de este objeto? dijo Faherty.

El equipo utilizó modelos informáticos para inferir qué podría haber detrás de la emisión. El trabajo de modelado mostró que W2220 tenía una distribución esperada de energía en toda la atmósfera, enfriándose a medida que aumentaba la altitud. W1935, por el contrario, tuvo un resultado sorprendente. El mejor modelo favorecía una inversión de temperatura, donde la atmósfera se calentaba al aumentar la altitud.

“Esta inversión de temperatura es realmente desconcertante”, dijo Ben Burningham, coautor de la Universidad de Hertfordshire en Inglaterra y modelador principal del trabajo. “Hemos visto este tipo de fenómeno en planetas con una estrella cercana que puede calentar la estratosfera, pero verlo en un objeto sin una fuente de calor externa obvia es una locura”.

En busca de pistas, el equipo miró en nuestro propio patio trasero, en los planetas de nuestro sistema solar. Los planetas gigantes gaseosos pueden servir como sustitutos de lo que ocurre a más de 40 años luz de distancia en la atmósfera de W1935.

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