Utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST), gli astronomi hanno fatto la sorprendente scoperta delle emissioni di metano provenienti da una nana bruna, o stella mancata. La scoperta suggerisce che la nana bruna presenta aurore e potrebbe anche essere orbitata da un’esoluna sconosciuta, hanno detto i ricercatori. La scoperta della nana bruna da parte del James Webb è sorprendente. Non è previsto che questi freddi e isolati siano abbastanza caldi da consentire al metano di emettere luce infrarossa.
La scoperta è il risultato di un programma JWST volto a studiare 12 nane brune. Queste stelle mancate possano generare aurore simili all’aurora boreale e all’aurora meridionale della Terra, così come a quelle viste su Giove e Saturno. La mancanza di una stella vicino a questa nana bruna solitaria può significare che le luci polari sopra di essa sono generate da una luna attiva nascosta. La nana bruna fredda CWISEP J193518.59–154620.3 (W1935) è situata a 47 anni luce dalla Terra.
Sebbene la massa di W1935 sia poco vincolata, variando da 6 a 35 volte quella di Giove, è noto che ha una temperatura superficiale di circa 204 gradi Celsius. “Il gas metano è previsto nei pianeti giganti e nelle nane brune, ma di solito lo vediamo assorbire la luce, non brillare”, ha detto in una nota Jackie Faherty. “All’inizio eravamo confusi su ciò che stavamo vedendo. Alla fine la scoperta si è trasformata in pura eccitazione”.
Perché alcune stelle falliscono?
Le nane brune prendono il loro sfortunato soprannome di stelle mancate perché, nonostante si siano formate direttamente da una nube di gas e polvere collassata come una stella, non hanno massa sufficiente per innescare la fusione nucleare dell’idrogeno nei loro nuclei. Questo è il processo che definisce cosa sia una stella nella sequenza principale. Quindi le nane brune, che hanno masse piccole, non riescono a raggiungere questo status.
Faherty e colleghi stavano osservando diverse nane brune con James Webb quando hanno notato che W1935 stava emettendo metano, qualcosa mai visto prima attorno a una stella fallita. Il modello W1935 ha rivelato che questa nana bruna ha anche una cosiddetta inversione di temperatura. Questo è un fenomeno in cui l’atmosfera di un pianeta diventa più fredda a livelli più profondi.
Il fenomeno è solito osservarlo nei pianeti in orbita attorno a stelle che riscaldano la loro atmosfera. Ma non era previsto per il W1935 perché la nana bruna è isolata e non c’è alcuna fonte di calore esterna. “Siamo rimasti piacevolmente scioccati quando il modello prevedeva chiaramente un’inversione di temperatura”, ha affermato Ben Burningham. “Ma dovevamo anche capire da dove provenisse quel calore extra nell’atmosfera superiore”.
La comparazione con i giganti gassosi del Sistema Solare
Per risolvere questo mistero, il team ha osservato più da vicino i giganti gassosi del sistema solare, Giove e Saturno producendo un articolo su Nature (rip.). Entrambi questi giganti gassosi hanno emissioni di metano ed entrambi hanno atmosfere che dimostrano un’inversione di temperatura. Per Giove e Saturno, la causa delle emissioni di metano e dell’inversione di temperatura sono le aurore. Il team ha concluso che questo è lo stesso fenomeno che il James Webb ha rilevato intorno alla nana bruna W1935. Ma cosa sta guidando l’aurora su W1935?
Questo è un problema, perché il principale motore delle aurore per Giove, Saturno e la Terra è il vento solare, il flusso di particelle cariche provenienti dal Sole. Queste cariche colpiscono i campi magnetici dei pianeti e viaggiano lungo le linee di campo, interagendo con le particelle nell’atmosfera. Ciò riscalda gli strati superiori dell’atmosfera e provoca l’emissione di luce vicino ai poli del pianeta. Senza una stella ospite che colpisca W1935 con venti stellari, questo processo non può essere il principale motore dell’aurora della nana bruna solitaria.
Tuttavia, l’aurora di Giove e Saturno ha un fattore secondario secondario. Le loro lune attive espellono materiale nello spazio sotto forma di particelle cariche che fluiscono nei giganti gassosi. Ad esempio, Io, la luna di Giove, è il corpo più vulcanico del Sistema Solare, erutta lava per decine di chilometri nello spazio. Encelado, la luna di Saturno, sputa nello spazio geyser che contengono vapore acqueo e altro materiale che contemporaneamente congela e bolle quando colpisce lo spazio.
Un altra straordinaria scoperta del James Webb
Pertanto, l’aurora del W1935 senza stelle o venti stellari indica che attorno alla nana bruna, potrebbe orbitare una luna attiva. Saranno necessarie ulteriori prove prima che gli scienziati possano confermare per la prima volta l’esistenza di una luna intorno nana bruna. Fino ad allora, queste prime indicazioni offrono un’idea di quanto sia stato influente il James Webb da quando ha iniziato ad inviare le sue osservazioni dell’universo sulla Terra nell’estate del 2022.
“Ogni volta che un astronomo punta James Webb verso un oggetto, c’è la possibilità di una nuova scoperta strabiliante”, ha concluso Faherty. “Le emissioni di metano non erano nei radar quando abbiamo avviato questo progetto. Ora che sappiamo che può esistere e che la spiegazione è molto allettante. Fa parte del modo in cui la scienza va avanti”.
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