Yıldızsız Kahverengi Cüce Üzerinde Aurora Olayı

Metandan Gelen Kızılötesi Emisyon, Auroral Süreçlerle Atmosferin Isındığını Öneriyor

Gökbilimciler bunu kullanıyor NASA‘S James Webb Uzay Teleskobu kahverengi bir cüce buldular (daha büyük bir nesne) Jüpiter ancak bir yıldızdan daha küçük) dünyamızdaki tanıdık Kuzey Işıkları gibi olası auroraları görüntüleyebilecektir. Bu beklenmedik bir gizem çünkü W1935 olarak bilinen kahverengi cüce, yakınlarda aurora oluşturacak bir yıldız bulunmayan, uzayda izole bir nesnedir.

Dünyadaki auroralar, Güneş’ten gelen enerjik parçacıkların gezegenimizin manyetik alanı tarafından yakalanmasıyla oluşur. Bu parçacıklar Dünya’nın kutuplarına yakın atmosferimize doğru akıyor, gaz molekülleriyle çarpışıyor ve ürkütücü, dans eden ışık perdeleri yaratıyor. W1935’in yıldız rüzgarı oluşturacak bir yıldızı olmadığından, her iki yıldızlararası yıldızla da dış etkileşimlerin olması mümkündür. plazma veya yakındaki aktif bir ay (Jüpiter’in Io’su gibi) gözlemlenen kızılötesi emisyonun açıklanmasına yardımcı olabilir.

Gökbilimciler, 12 soğuk kahverengi cüceyi incelemek için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullandı. Bunlardan ikisi (W1935 ve W2220) kompozisyon, parlaklık ve sıcaklık bakımından birbirinin neredeyse ikizleri gibi görünüyordu. Ancak W1935, W2220’de gözlemlenen beklenen emme özelliğinin aksine metan emisyonu gösterdi. Ekip, metan emisyonunun aurora üreten süreçlerden kaynaklanabileceğini düşünüyor. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI)

Webb Uzay Teleskobu, İzole Edilmiş Kahverengi Cücede Olası Kutup Işıklarının İşaretlerini Buldu

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanan gökbilimciler, muhtemelen üst atmosferindeki enerji nedeniyle metandan kızılötesi emisyona sahip kahverengi bir cüce (Jüpiter’den daha büyük ancak bir yıldızdan daha küçük bir nesne) buldular. Bu beklenmedik bir keşif çünkü kahverengi cüce W1935 soğuk ve bir ev sahibi yıldızı yok; bu nedenle üst atmosfer enerjisinin belirgin bir kaynağı yoktur. Ekip, metan emisyonunun aurora üreten süreçlerden kaynaklanabileceğini düşünüyor.

Bu bulgular Amerikan Astronomi Topluluğu’nun New Orleans’taki 243. toplantısında sunulacak.

Metandan gelen kızılötesi emisyonun gizemini açıklamaya yardımcı olmak için ekip güneş sistemimize yöneldi. Emisyondaki metan Jüpiter gibi gaz devlerinde ortak bir özelliktir. Satürn. Bu emisyona güç veren üst atmosfer ısınması auroralarla bağlantılıdır.

Güneş Sistemimizdeki Auroralar

Dünya’da auroralar, Güneş’ten uzaya fırlatılan enerjik parçacıklar Dünyanın manyetik alanı tarafından yakalandığında yaratılır. Dünya’nın kutuplarına yakın manyetik alan çizgileri boyunca atmosferimize doğru akıyorlar, gaz molekülleriyle çarpışıyorlar ve ürkütücü, dans eden ışık perdeleri yaratıyorlar. Jüpiter ve Satürn, güneş rüzgârıyla etkileşimi içeren benzer auroral süreçlere sahiptir, ancak aynı zamanda Io (Jüpiter için) ve Enceladus (Satürn için) gibi yakınlardaki aktif aylardan da auroral katkılar alırlar.

W1935 gibi izole edilmiş kahverengi cüceler için, auroral sürece katkıda bulunacak ve metan emisyonu için üst atmosferde gereken ekstra enerjiyi açıklayacak bir yıldız rüzgarının bulunmaması bir sırdır. Ekip, Jüpiter ve Satürn’ün atmosferik olayları gibi açıklanmayan iç süreçlerin ya da yıldızlararası plazma ya da yakınlardaki aktif bir ay ile dış etkileşimlerin emisyonun açıklanmasına yardımcı olabileceğini tahmin ediyor.

Bir dedektif hikayesi

Aurora’nın keşfi bir dedektif hikayesine benziyordu. New York’taki Amerikan Doğa Tarihi Müzesi’nde gökbilimci olan Jackie Faherty liderliğindeki bir ekibe, 12 soğuk kahverengi cüceyi araştırmak için Webb teleskopu ile zaman verildi. Bunlar arasında Backyard Worlds Zooniverse projesinde çalışan vatandaş bilim insanı Dan Caselden tarafından keşfedilen bir nesne olan W1935 ve NASA’nın Geniş Alan Kızılötesi Araştırma Gezgini kullanılarak keşfedilen bir nesne olan W2220 vardı. Webb, W1935 ve W2220’nin kompozisyon açısından birbirinin yakın klonları gibi göründüğünü en ince ayrıntısına kadar ortaya çıkardı. Ayrıca su, amonyak, karbon monoksit ve karbondioksitin parlaklık, sıcaklık ve spektral özelliklerini de paylaşıyorlardı. Çarpıcı istisna, W2220’de gözlemlenen beklenen emme özelliğinin aksine, W1935’in metan emisyonu göstermesiydi. Bu, Webb’in benzersiz derecede duyarlı olduğu farklı bir kızılötesi dalga boyunda görüldü.

“Metan görmeyi bekliyorduk çünkü metan bu kahverengi cücelerin her yerinde. Ancak ışığı absorbe etmek yerine tam tersini gördük: Metan parlıyordu. İlk düşüncem şuydu, ne oluyor? Neden metan emisyonu bu nesneden çıkıyor?” dedi Faherty.

Ekip, emisyonun arkasında ne olabileceğini anlamak için bilgisayar modellerini kullandı. Modelleme çalışması, W2220’nin atmosfer boyunca beklenen bir enerji dağılımına sahip olduğunu ve artan rakımla birlikte soğuduğunu gösterdi. W1935 ise şaşırtıcı bir sonuç elde etti. En iyi model, atmosferin rakım arttıkça ısındığı sıcaklığın tersine çevrilmesini destekliyordu.

İngiltere’deki Hertfordshire Üniversitesi’nden ortak yazar ve çalışmanın baş modelleyicisi Ben Burningham, “Bu sıcaklığın tersine çevrilmesi gerçekten kafa karıştırıcı” dedi. “Bu tür bir fenomeni, stratosferi ısıtabilen yakın bir yıldızın bulunduğu gezegenlerde gördük, ancak bunu belirgin bir dış ısı kaynağı olmayan bir nesnede görmek çılgınca.”

Güneş Sistemimizden İpuçları

Ekip ipuçları bulmak için arka bahçemize, güneş sistemimizdeki gezegenlere baktı. Gaz devi gezegenler, W1935’in atmosferinde 40 ışık yılından daha uzak bir mesafede olup bitenlerin vekilleri olarak hizmet edebilir.

Ekip, Jüpiter ve Satürn gibi gezegenlerde sıcaklık değişimlerinin belirgin olduğunu fark etti. Stratosferik ısınmanın nedenlerini anlamak için halen devam eden çalışmalar var, ancak güneş sistemiyle ilgili önde gelen teoriler, auroralar tarafından dış ısınmayı ve atmosferin derinliklerinden iç enerji taşınmasını içeriyor (ilki önde gelen açıklamaydı).

Bağlamda Kahverengi Cüce Aurora Adayları

Bu, bir kahverengi cüce gözlemini açıklamak için auroranın kullanıldığı ilk sefer değil. Gökbilimciler birkaç daha sıcak kahverengi cüceden gelen radyo emisyonunu tespit ettiler ve en olası açıklama olarak auroraları öne sürdüler. Bu fenomeni daha fazla karakterize etmek için radyo yayan kahverengi cücelerden gelen kızılötesi imzaları bulmak amacıyla Keck Gözlemevi gibi yer tabanlı teleskoplarla aramalar yapıldı, ancak sonuçsuz kaldı.

W1935, güneş sistemi dışında metan emisyonu imzası taşıyan ilk kutup ışığı adayıdır. Aynı zamanda yaklaşık 400 derecelik etkin sıcaklığıyla güneş sistemimiz dışındaki en soğuk kutup ışığı adayıdır. Fahrenhayt (200 derece santigrat), Jüpiter’den yaklaşık 600 Fahrenheit daha sıcak.

Güneş sistemimizde, güneş rüzgarı, auroral süreçlere birincil katkıda bulunur; Io ve Enceladus gibi aktif uydular, sırasıyla Jüpiter ve Satürn gibi gezegenler için rol oynar. W1935’in bir eşlik yıldızı tamamen yok, dolayısıyla yıldız rüzgarı bu olaya katkıda bulunamaz. Aktif bir ayın W1935’teki metan emisyonunda rol oynayıp oynamayacağı henüz bilinmiyor.

Faherty, “W1935 ile artık açıklamaya yardımcı olacak herhangi bir yıldız ışınımı olmaksızın bir güneş sistemi olgusunun muhteşem bir uzantısına sahibiz” dedi. “Webb ile kimyanın gerçekten ‘kapsağını açabiliriz’ ve güneş sistemimizin ötesinde auroral sürecin ne kadar benzer veya farklı olabileceğini açığa çıkarabiliriz” diye ekledi.

James Webb Uzay Teleskobu dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözüyor, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakıyor ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve onun içindeki yerimizi araştırıyor. Webb, NASA’nın ortakları ESA ile birlikte yürüttüğü uluslararası bir programdır (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı.