به گزارش مجله نجم
ستاره شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) به کشف شگفت انگیزی از انتشار گاز متان از یک کوتوله قهوه ای یا “ستاره شکست خورده” دست یافته اند.
محققان گفتند که این کشف نشان می دهد که کوتوله قهوه ای با شفق قطبی مشخص می شود و شاید یک ماه فراخورشیدی کشف نشده به دور آن می چرخد.
کشف کوتوله قهوه‌ای در تلسکوپ فضایی جیمز وب شگفت‌انگیز است، زیرا انتظار نمی‌رود این جهان‌های سرد و منزوی به اندازه‌ای گرم باشند که متان نور فروسرخ ساطع کند.
این نتایج حاصل برنامه JWST برای مطالعه 12 کوتوله قهوه ای است. آنها اشاره می کنند که این ستارگان شکست خورده می توانند شفق های قطبی مشابه شفق های شمالی و جنوبی زمین و همچنین آن هایی که بر فراز مشتری و زحل دیده می شوند ایجاد کنند. فقدان ستاره در نزدیکی این کوتوله قهوه ای تنها ممکن است به این معنی باشد که نورهای قطبی بالای آن توسط یک ماه فعال پنهان تولید می شوند.
مربوط: تلسکوپ فضایی جیمز وب به شفق مرموز بالای “ستاره شکست خورده” اشاره می کند
تیم مطالعه کوتوله قهوه ای سرد CWISEP J193518.59–154620.3 (W1935) را که در فاصله 47 سال نوری از زمین قرار دارد، مورد مطالعه قرار دادند. در حالی که جرم W1935 بسیار محدود است، از 6 تا 35 برابر جرم مشتری، دمای سطح آن حدود 400 درجه فارنهایت (204 درجه سانتیگراد) است. این دمایی است که در آن کوکی‌های شکلاتی (براونی شکست خورده؟) می‌پزید.
جکی فاهرتی، رهبر تیم و مدیر ارشد آموزش در موزه تاریخ طبیعی آمریکا، در بیانیه‌ای گفت: «انتظار می‌رود متان در سیارات غول‌پیکر و کوتوله‌های قهوه‌ای وجود داشته باشد، اما ما معمولاً می‌بینیم که نور را جذب می‌کند، نه درخشنده». ما در ابتدا در مورد آنچه که می دیدیم گیج بودیم، اما در نهایت، برای این کشف به هیجان خالص تبدیل شد.
چرا برخی از ستاره ها شکست می خورند؟
کوتوله‌های قهوه‌ای نام مستعار تاسف‌بار خود را «ستاره‌های شکست‌خورده» می‌گیرند، زیرا اگرچه مستقیماً از یک ابر متلاشی شده از گاز و غبار مانند یک ستاره تشکیل می‌شوند، اما جرم کافی برای کاتالیز کردن همجوشی هسته‌ای هیدروژن به هلیوم در هسته‌شان ندارند.
این فرآیندی است که مشخص می‌کند یک ستاره دنباله اصلی چیست، بنابراین کوتوله‌های قهوه‌ای – که جرم‌هایی بزرگ‌تر از بزرگترین سیارات اما کوچک‌تر از کوچک‌ترین ستاره‌ها دارند – از نظر فنی به این حالت “شکست” می‌رسند.
فاهرتی و همکارانش با تلسکوپ فضایی جیمز وب به کوتوله‌های قهوه‌ای زیادی نگاه می‌کردند که متوجه شدند W1935 مشابه است، اما با یک تفاوت جالب: متان ساطع می‌کرد، چیزی که قبلاً هرگز در اطراف یک ستاره شکست خورده دیده نشده بود.
مدل‌سازی W1935 نشان داد که این کوتوله قهوه‌ای خاص دارای چیزی است که به آن «وارونگی دما» می‌گویند. این پدیده ای است که در آن جو سیاره در سطوح عمیق تر سردتر می شود. این چیزی است که معمولاً در سیاراتی که به دور ستاره‌هایی می‌گردند که جو آنها از بالا به پایین گرم می‌شود، دیده می‌شود، اما برای W1935 غیرمنتظره بود زیرا کوتوله قهوه‌ای منزوی است و منبع گرمایی خارجی ندارد.
بن برنینگهام، یکی از اعضای تیم و دانشمند دانشگاه هرتفوردشایر، در این بیانیه گفت: «وقتی مدل به وضوح یک تغییر دما را پیش‌بینی کرد، ما به شدت شوکه شدیم. “اما ما همچنین باید می دانستیم که گرمای اضافی جو از کجا می آید.”
برای حل این معما، تیم به غول‌های گازی منظومه شمسی، مشتری و زحل، نزدیک‌تر نگاه کردند. هر دو غول گازی دارای انتشار متان هستند و هر دو دارای جوی هستند که وارونگی دما را نشان می دهد.
برای مشتری و زحل، علت انتشار متان و وارونگی دما شفق قطبی است، که Varty و تیم را به این نتیجه رساند که این همان چیزی است که تلسکوپ فضایی جیمز وب در حدود سال 1935 شناسایی کرد.
این یک مشکل است، زیرا باد خورشیدی – جریان ذرات باردار از خورشید – محرک اصلی شفق های مشتری، زحل و زمین است. این بارها به میدان های مغناطیسی سیارات برخورد می کنند و در امتداد خطوط میدان حرکت می کنند و با ذرات موجود در جو تعامل دارند. این امر لایه های بالایی جو را گرم می کند و باعث تابش نور در نزدیکی قطب های سیاره می شود. با وجود هیچ ستاره میزبانی که W1935 را با بادهای ستاره ای منفجر کند، این فرآیند نمی تواند محرک اصلی شفق قطبی کوتوله قهوه ای تنها باشد.
با این حال، شفق های مشتری و زحل دارای یک رانش ثانویه هستند، به شکل ذرات باردار که در نتیجه پرتاب مواد قمرهای فعال آنها به فضا به غول های گازی جریان می یابند. برای مثال، قمر مشتری Io آتشفشانی‌ترین جرم منظومه شمسی است که گدازه‌ها را ده‌ها مایل به فضا پرتاب می‌کند، در حالی که قمر زحل، انسلادوس، آب‌فشان‌هایی را به فضا پرتاب می‌کند که حاوی بخار آب و مواد دیگری هستند که همزمان با رسیدن به فضا منجمد و می‌جوشند.
بنابراین، شفق W1935 بدون ستاره یا بادهای ستاره ای نشان می دهد که کوتوله قهوه ای ممکن است در حال چرخش به دور یک ماه فعال باشد.
مربوط: آیا آنها ماه های بیرونی هستند یا نه؟ دانشمندان درباره وجود اولین قمرهایی که در خارج از منظومه شمسی دیده شده اند بحث می کنند
قبل از اینکه دانشمندان بتوانند برای اولین بار وجود یک ماه کوتوله قهوه ای را تایید کنند، به شواهد بیشتری نیاز است. تا آن زمان، این نشانه‌های اولیه بینشی را در مورد تأثیرگذاری تلسکوپ فضایی جیمز وب از زمانی که رصدهای خود از کیهان را در تابستان 2022 آغاز کرد، به دست می‌دهد.
فاهرتی در پایان گفت: “هر بار که یک ستاره شناس تلسکوپ فضایی جیمز وب را به سمت یک جسم نشانه می گیرد، فرصتی برای یک کشف جدید شگفت انگیز وجود دارد.” زمانی که این پروژه را شروع کردیم، انتشار متان در رادار من نبود، اما اکنون که می دانیم می تواند وجود داشته باشد و توضیح آن بسیار فریبنده است، من دائماً به دنبال آن هستم. این بخشی از پیشرفت علم است.
تحقیقات این تیم امروز (17 آوریل) در مجله Nature منتشر شد.
