Barna törpe sarki fénnyel

A JWST mérései alapján csillagászok arra jutottak, hogy egy W1935 nevű barna törpe infravörös spektruma igen különös, feltehetően a felső légkörében lévő metán kibocsátásának köszönhetően. A felfedezés azért igazán fura, mert ez az égitest magányos, vagyis nem egy csillag körül kering, így a légkörét érő energia eredete rejtély. A kutatók arra gyanakodnak, hogy olyan folyamat állhat a metánon észlelt kibocsátás hátterében, ami sarki fényt hozhat létre. A NASA által ismertetett felfedezésről egy csillagászati konferencián számoltak be a szakemberek.

A barna törpe egy olyan égitest, ami a bolygók és a csillagok közt helyezkedik el: bolygóknál nagyobb, csillagoknál kisebb, és nem is indult be magjában a hidrogénfúzió – kevéske fényét a deutérium fúziója biztosítja. Ezek az objektumok elég hűvösek lehetnek ahhoz is, hogy metánlégkörük alakulhasson ki.

A Földön vagy más bolygókon úgy jön létre a sarki fény, hogy a naptevékenységből eredő nagyenergiás részecskék a légköri részecskéket gerjesztik, a Jupiter és a Szaturnusz esetében pedig azok aktív holdjai (Io és Enceladus) is hozzájárulnak ehhez. Azonban a W1935 abszolút magányos, így nincs a közelében olyan csillag se, amelyből csillagszél, a légköri gázait gerjesztő töltött részecskék érkeznének. A szakemberek szerint e barna törpe esetében vagy valami ismeretlen belső folyamat okozhatja a kibocsátást, esetleg csillagközi plazmával, vagy egy aktívan viselkedő holddal hozható kapcsolatba a jelenség.

A W1935-öt egy hozzá rendkívüli módon hasonló másik barna törpe, a W2220 társaságában vizsgálták meg. A két égitestről a JWST kiderítette, hogy szinte egymás klónjai: egyforma fényesek, egyforma hőmérsékletűek és összetételűek, valamint hasonló színképi jeleik (víz, ammónia, szén-monoxid és szén-dioxid) is vannak. Egyetlen kivételt a metán színképi jelei képeznek. Míg a W2220 az elvártaknak megfelelően viselkedik, és elnyelési színképén látszik a metán, addig a W1935 a kibocsátási színképben mutatja meg e légköri gázt.

A színkép sok mindenről árulkodhat. Ha egy ismert fényforrás és a megfigyelő között lévő anyagot (pl. egy égitest légkörét vagy egy gázfelhőt) akarjuk vizsgálni, akkor azt mérjük meg, hogy a fényforrás fényéből mit is nyel el az ismeretlen összetételű légkör, gáz. Az elnyelés jellemző az egyes elemekre, molekulákra, így ezekből ki lehet számítani az összetevőket. Azonban vannak anyagok, amelyek maguk fénylenek, vagyis bocsátanak ki fotonokat, amelyek energiaszintje szintén az adott anyagra jellemző tulajdonság. Ezt a kibocsátási spektrum alapján azonosíthatjuk. A JWST által észlelt különbség tehát ez esetben azt jelenti, hogy míg a W2220 légkörében sikerült a várakozásoknak megfelelően jelen lévő metánt kimutatni az alapján, amit az elnyelt a teljes spektrumból, a W1935 légköri metánja viszont maga bocsát ki fényt, amelyet az űrteleszkóp műszere észlelt. Ez arról tanúskodik, hogy a légköri metánt valami energiával pumpálta teli, gerjesztette.

A vizsgálati eredmények alapján modellezték a két barna törpe légkörét is. Míg a W2220 teljesen szokványos módon viselkedett a modellben s a légkörének hőmérséklete csökkent a magassággal, a W1935 ebben is különös volt. Úgy tűnik, mintha a légkörének magasabb rétegei melegebbek lennének a felszínközelieknél, ez pedig az olyan bolygók felső légkörére jellemző, amelyeket a közeli csillaguk lát el plusz energiával. A W1935 azonban nem egy csillag körül kering, így abszolút meglepő ez a fajta légköri hőmérsékleti inverzió.

A kutatók aztán ráébredtek, hogy a Naprendszer óriásbolygóinak felső légkörét is hasonlóan fűti valami, erre pedig jelenleg a leginkább elfogadott elmélet az, hogy a bolygó sarki fényei szolgálnak hozzá plusz energiával.

Nem is a W1935 az első olyan barna törpe, amelyről sarki fényre utaló jelek érkeznek. Földi teleszkópokkal már észleltek néhány melegebb barna törpéről érkező olyan rádió tartományú kibocsátást, amely sarki fénnyel hozható összefüggésbe. Azonban ezek, szintén földi eszközzel végzett, infravörös tartományú megfigyelései nem adtak elegendő adatot a jelenség igazolásához.