Analisi delle nane brune
Le nane brune, corpi celesti più massicci dei pianeti ma meno luminosi delle stelle, sono diffuse nel nostro vicinato solare, con migliaia di esemplari identificati. L’anno scorso, Jackie Faherty, scienziata senior e responsabile dell’educazione presso l’American Museum of Natural History, ha guidato un team di ricercatori che hanno ottenuto tempo di osservazione sul JWST per studiare 12 nane brune.
Tra queste vi era CWISEP J193518.59–154620.3 (o W1935 per brevità)—una nana bruna fredda situata a 47 anni luce di distanza, scoperta congiuntamente dal volontario del progetto di scienza cittadina Backyard Worlds: Planet 9, Dan Caselden, e dal team CatWISE della NASA.
W1935 è una nana bruna con una temperatura superficiale di circa 400° Fahrenheit, equivalente a quella utilizzata per cuocere i biscotti al cioccolato. La massa di W1935 non è ben conosciuta, ma si stima che varii tra 6 e 35 volte la massa di Giove.
Emissione unica di metano
Esaminando numerose nane brune osservate con il JWST, il team di Faherty ha notato che W1935 presentava caratteristiche simili ad altre, ma con una notevole eccezione: emetteva metano, un fenomeno mai osservato precedentemente su una nana bruna.
“Il gas metano è atteso nei pianeti giganti e nelle nane brune, ma di solito lo vediamo assorbire luce, non emetterla,” ha affermato Faherty, autore principale dello studio. “Inizialmente eravamo confusi da ciò che osservavamo, ma questa confusione si è trasformata in pura eccitazione alla scoperta.”
Inversione di temperatura su W1935
La modellazione al computer ha rivelato un’altra sorpresa: la nana bruna probabilmente presenta un’inversione di temperatura, un fenomeno in cui l’atmosfera si riscalda con l’aumentare dell’altitudine. Le inversioni di temperatura possono verificarsi facilmente nei pianeti in orbita attorno a stelle, ma W1935 è isolata, senza una fonte di calore esterna evidente.
“Siamo rimasti piacevolmente sorpresi quando il modello ha chiaramente predetto un’inversione di temperatura,” ha detto il coautore Ben Burningham dell’Università di Hertfordshire. “Ma dovevamo anche capire da dove proveniva quel calore supplementare nell’atmosfera superiore.”
Potenziali cause dell’inversione di temperatura
Per indagare, i ricercatori si sono rivolti al nostro sistema solare. In particolare, hanno esaminato studi su Giove e Saturno, che mostrano entrambi emissioni di metano e presentano inversioni di temperatura. La causa probabile di questa caratteristica sui giganti del sistema solare sono le aurore, pertanto, il team di ricerca ha ipotizzato di aver scoperto lo stesso fenomeno su W1935.
I planetologi sanno che uno dei principali motori delle aurore su Giove e Saturno sono le particelle ad alta energia provenienti dal Sole che interagiscono con i campi magnetici e le atmosfere dei pianeti, riscaldando gli strati superiori. Questo è anche il motivo delle aurore che vediamo sulla Terra, comunemente note come Luci del Nord o del Sud, poiché sono più straordinarie vicino ai poli. Ma senza una stella ospite per W1935, il vento solare non può contribuire alla spiegazione.
Ipotesi su ulteriori cause
Esiste un’ulteriore ragione allettante per l’aurora nel nostro sistema solare. Sia Giove che Saturno hanno lune attive che occasionalmente espellono materiale nello spazio, interagiscono con i pianeti e potenziano l’impronta aurorale su questi mondi. La luna di Giove, Io, è il mondo più vulcanicamente attivo del sistema solare, con fontane di lava alte decine di miglia, e la luna di Saturno, Encelado, espelle vapore acqueo dai suoi geyser che si congela e bolle simultaneamente quando colpisce lo spazio. Sono necessarie ulteriori osservazioni, ma i ricercatori ipotizzano che una spiegazione per l’aurora su W1935 potrebbe essere una luna attiva, ancora da scoprire.
“Ogni volta che un astronomo punta il JWST su un oggetto, c’è la possibilità di una nuova scoperta sbalorditiva,” ha detto Faherty. “L’emissione di metano non era nei miei radar quando abbiamo iniziato questo progetto, ma ora che sappiamo che può essere presente e la spiegazione è così allettante, sono costantemente alla ricerca di essa. È così che la scienza progredisce.”
Il lavoro è stato supportato in parte dalla NASA e dal Space Telescope Science Institute.