При помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы обнаружили признаки полярного сияния в атмосфере коричневого карлика W1935, который находится на расстоянии 47 световых лет от Солнечной системы. Ученые поделились своими выводами на 243-й ежегодной конференции Американского астрономического общества в Новом Орлеане.
На Земле полярные сияния возникают, когда частицы солнечного излучения взаимодействуют с магнитным полем Земли. «Для изолированных коричневых карликов, таких как W1935, отсутствие звездного ветра, который способствовал бы полярному сиянию и объяснял дополнительную энергию в верхних слоях атмосферы, необходимую для выброса метана, оказывается загадкой», — говорит специалист по инфракрасной астрономии Джеки Фаэрти (Jackie Faherty) из Американского музея естественной истории.
Джеки Фаэрти и ее коллеги провели наблюдения двенадцати холодных коричневых карликов с помощью телескопа «Джеймс Уэбб». Два из них, W1935 и W2220, оказались практически близнецами друг друга. Они также имели схожую яркость, температуру и спектральные характеристики, указывающие на наличие в атмосфере воды, аммиака, угарного и углекислого газа. Но у W1935 обнаружилась яркая особенность — выделение энергии метаном, проявляющаяся в инфракрасной части спектра.
«Мы ожидали увидеть метан, потому что метан присутствует всегда в коричневых карликах, — говорит Джеки Фаэрти. — Но вместо поглощнния света мы увидели прямо противоположное: метан светился. Моя первая мысль была: какого черта? Почему из этого объекта исходит выброс метана?»
Астрономы использовали компьютерные модели, чтобы объяснить результаты наблюдений. Работа по моделированию показала, что W2220 имел ожидаемое распределение энергии по всей атмосфере, становясь всё холоднее с увеличением высоты. А вот W1935 дал неожиданный результат. Лучшая модель предпочитала температурную инверсию, при которой атмосфера становилась теплее с увеличением высоты. «Мы видели такое явление на планетах с близлежащей звездой, которая может нагревать стратосферу, но видеть это в объекте без очевидного внешнего источника тепла — это дикость», — рассказывает астроном Бен Бернингем из Хартфордширского университета.
В поисках подсказок исследователи обратили внимание на планеты нашей Солнечной системы. Для планет-гигантов Юпитера и Сатурна характерны температурные инверсии. Работа над пониманием причин нагрева их стратосферы всё еще продолжается, но ведущие теории Солнечной системы предполагают нагревание полярными сияниями. По мнению авторов нынешнего исследования, W1935 является первым кандидатом на наличие полярных сияний за пределами Солнечной системы, имеющим признаки выброса метана. Это также самый холодный кандидат с эффективной температурой около 200 градусов по Цельсию.
Полярные сияния на Юпитере и Сатурне происходят не только из-за солнечного ветра, но и под влиянием крупных спутников, таких как Ио для Юпитера и Энцелад для Сатурна. Поскольку у W1935 нет звезды-компаньона, ученые полагают, что причиной полярных сияний там может быть пока еще не открытый спутник.
