Dados do Telescópio Espacial James Webb identificam possíveis auroras em uma anã marrom fria

Este conceito artístico retrata a anã marrom W1935, que está localizada a 47 anos-luz da Terra. Astrônomos usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA encontraram emissão infravermelha de metano proveniente de W1935. Esta é uma descoberta inesperada porque a anã castanha é fria e não possui uma estrela hospedeira; portanto, não existe uma fonte óbvia de energia para aquecer a atmosfera superior e fazer o metano brilhar. A equipe especula que a emissão de metano pode ser devida a processos que geram auroras, mostradas aqui em vermelho. Crédito:NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (Space Telescope Science Institute)

Usando novas observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrónomos descobriram emissões de metano numa anã castanha, uma descoberta inesperada para um mundo tão frio e isolado. Publicado na revista Nature , as descobertas sugerem que esta anã castanha pode gerar auroras semelhantes às observadas no nosso próprio planeta, bem como em Júpiter e Saturno.

Mais massivas que os planetas, mas mais leves que as estrelas, as anãs marrons são onipresentes em nossa vizinhança solar, com milhares de identificadas. No ano passado, Jackie Faherty, cientista pesquisador sênior e gerente sênior de educação do Museu Americano de História Natural, liderou uma equipe de pesquisadores que recebeu tempo no JWST para investigar 12 anãs marrons.

Entre eles estava CWISEP J193518.59–154620.3 (ou W1935, para abreviar) - uma anã marrom fria a 47 anos-luz de distância que foi co-descoberta por Backyard Worlds:Planet 9, pelo voluntário de ciência cidadã Dan Caselden e pela equipe CatWISE da NASA. W1935 é uma anã marrom fria com uma temperatura superficial de cerca de 400° Fahrenheit. A massa do W1935 não é bem conhecida, mas provavelmente varia entre seis a 35 vezes a massa de Júpiter.

Depois de observar uma série de anãs marrons observadas com o JWST, a equipe de Faherty notou que W1935 parecia semelhante, mas com uma notável exceção:emitia metano, algo que nunca havia sido visto antes em uma anã marrom.

“O gás metano é esperado em planetas gigantes e anãs marrons, mas geralmente o vemos absorvendo luz, e não brilhando”, disse Faherty, principal autor do estudo. "Ficamos confusos sobre o que estávamos vendo no início, mas no final isso se transformou em pura excitação com a descoberta."

A modelagem computacional rendeu outra surpresa:a anã marrom provavelmente tem uma inversão de temperatura, um fenômeno no qual a atmosfera fica mais quente com o aumento da altitude. Inversões de temperatura podem acontecer facilmente em planetas que orbitam estrelas, mas W1935 está isolado, sem nenhuma fonte externa de calor óbvia.

“Ficámos agradavelmente chocados quando o modelo previu claramente uma inversão de temperatura”, disse o co-autor Ben Burningham, da Universidade de Hertfordshire. "Mas também tivemos que descobrir de onde vinha esse calor extra da atmosfera superior."

Para investigar, os pesquisadores recorreram ao nosso sistema solar. Em particular, analisaram estudos de Júpiter e Saturno, que mostram emissões de metano e inversões de temperatura. A causa provável para esta característica nos gigantes do sistema solar são as auroras, portanto, a equipa de investigação supôs que tinham descoberto o mesmo fenómeno em W1935.

Os cientistas planetários sabem que um dos principais impulsionadores das auroras em Júpiter e Saturno são partículas de alta energia do Sol que interagem com os campos magnéticos e atmosferas dos planetas, aquecendo as camadas superiores. Esta é também a razão das auroras que vemos na Terra, comumente chamadas de Luzes do Norte ou do Sul, uma vez que são mais extraordinárias perto dos pólos. Mas sem nenhuma estrela hospedeira para W1935, um vento solar não pode contribuir para a explicação.

Há uma razão adicional atraente para a aurora em nosso sistema solar. Tanto Júpiter como Saturno têm luas ativas que ocasionalmente ejetam material para o espaço, interagem com os planetas e aumentam a pegada auroral nesses mundos. A lua de Júpiter, Io, é o mundo mais vulcanicamente ativo do sistema solar, expelindo fontes de lava a dezenas de quilómetros de altura, e a lua de Saturno, Encélado, ejeta vapor de água dos seus gêiseres que simultaneamente congela e ferve quando atinge o espaço.

Mais observações são necessárias, mas os investigadores especulam que uma explicação para a aurora de W1935 pode ser uma lua ativa, ainda por descobrir.

“Cada vez que um astrônomo aponta o JWST para um objeto, há uma chance de uma nova descoberta alucinante”, disse Faherty. "A emissão de metano não estava no meu radar quando iniciamos este projeto, mas agora que sabemos que pode estar lá e a explicação para isso é tão atraente, estou constantemente atento a isso. Isso é parte de como a ciência avança."

Mais informações: Jacqueline Faherty et al, Emissão de metano de uma anã marrom fria, Natureza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07190-w. www.nature.com/articles/s41586-024-07190-w
Informações do diário: Natureza

Fornecido pelo Museu Americano de História Natural

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