تلسکوپ جیمز وب نشانه هایی از یک ماه فراخورشیدی در اطراف یک ستاره شکست خورده را نشان داده است

دانشمندان نام مستعار “ستاره شکست خورده” را به کوتوله های قهوه ای داده اند. دلیل این نام این است که با وجود تشکیل مستقیم این اجرام از ابری از گاز و غبار مانند یک ستاره، جرم کافی برای همجوشی هسته ای هیدروژن به هلیوم در هسته خود ندارند.

این فرآیند همجوشی است که می‌تواند تعیین کند که آیا یک ستاره اجداد است، بنابراین کوتوله‌های قهوه‌ای که جرم بیشتری نسبت به بزرگترین سیارات دارند اما جرم کمتری نسبت به کوچک‌ترین ستاره‌ها دارند، از نظر فنی نمی‌توانند به مرحله اجداد برسند.

فاهرتی و همکارانش با مطالعه چند کوتوله قهوه ای با تلسکوپ جیمز وب متوجه شدند که W1935 شرایط مشابهی دارد، اما با یک تفاوت: ستاره شکست خورده متان ساطع می کند. پدیده ای که قبلاً در اطراف ستاره های شکست خورده دیده نشده بود.

مدل سازی W1935 نشان می دهد که این نوع خاص از کوتوله قهوه ای وارونگی دما دارد. در طی این پدیده، جو سیاره تا سطوح عمیق تری سرد می شود. این فرآیند در سیاراتی مشاهده می شود که ستارگان آنها آب جوش خود را از بالا به پایین گرم می کنند. اما انتظار نمی رفت که برای W1935 دیده شود، زیرا یک کوتوله قهوه ای جدا شده و بدون منبع حرارت خارجی است. به گفته بن برینگهام، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی:

وقتی مدل‌ها به وضوح یک وارونگی دما را پیش‌بینی کردند، شوکه شدیم. اما ما توانستیم محاسبه کنیم که گرمای بیش از حد اتمسفر از کجا سرچشمه می گیرد.

برای حل این معما، محققان نگاه دقیق تری به غول های گازی منظومه شمسی، مشتری و زحل انداختند. هر دو غول گازی دارای انتشار متان هستند و وارونگی دما در هر دو جو مشاهده می شود. علت انتشار متان و وارونگی دما در مشتری و زحل، شفق قطبی است که فاهرتی و گروهش را به نتیجه‌گیری مشابهی برای W1935 سوق داد. اما سوال مهم این است که چه چیزی باعث شفق W1935 شده است؟

به طور معمول، شفق های مشتری، زحل و زمین به دلیل باد خورشیدی یا جریان ذرات باردار از خورشید رخ می دهند. این ذرات باردار با میدان های مغناطیسی برخورد می کنند و در امتداد خطوط نیرو حرکت می کنند. سپس با ذرات موجود در جو سیارات واکنش نشان می دهند. به این ترتیب لایه های بالایی جو گرم شده و منجر به گسیل نور در نزدیکی قطب های سیاره می شود. بدون ستاره میزبان که بادهای ستاره‌ای را به W1935 ساطع می‌کند، نمی‌توان این فرآیند را علت اصلی شفق‌های این کوتوله قهوه‌ای منزوی دانست.

با این حال، شفق های مشتری و زحل یک عامل ثانویه دارند. این عامل ثانویه، ذرات باردار در این غول های گازی است که با انتشار مواد از قمرهای این سیارات ایجاد شده اند. به عنوان مثال، قمر مشتری، آیو، آتشفشانی ترین جسم در کل منظومه شمسی است که مقادیر زیادی گدازه را کیلومترها به فضا پرتاب می کند. از سوی دیگر، قمر زحل، انسلادوس، یخچال‌هایی دارد که ذرات بخار آب و سایر مواد یخ زده را در فضا پخش می‌کنند.

بنابراین، شفق قطبی W1935 که هیچ ستاره یا باد ستاره ای ندارد، ممکن است نشان دهنده یک ماه فعال در اطراف این کوتوله قهوه ای باشد. قبل از اینکه یک قمر کوتوله قهوه ای برای اولین بار تایید شود، اکتشافات بیشتری مورد نیاز است. تا آن زمان، شرایط اولیه نشان خواهد داد که تلسکوپ فضایی جیمز وب از تابستان 2022 چقدر موثر است.

هر بار که نجوم به جیمز وب اشاره می کند، احتمال یک کشف شگفت انگیز افزایش می یابد. هنگامی که ما این پروژه را شروع کردیم، به انتشار متان فکر نمی کردیم، اما اکنون می دانیم که این گاز می تواند در یک کوتوله قهوه ای وجود داشته باشد و دلیلی شگفت انگیز دارد. علم اینگونه عمل می کند.

نتایج این مطالعه در ژورنال Nature در 17 آوریل منتشر شد.