Una nana bruna è un oggetto più massiccio di Giove ma più piccolo di una stella. Gli scienziati ipotizzano che l’emissione di metano rilevata da Weeb possa essere dovuta a processi che generano le aurore.

Le aurore sulla Terra si formano quando le particelle energetiche del Sole vengono catturate dal campo magnetico del nostro pianeta. Queste particelle scendono nella nostra atmosfera vicino ai poli della Terra, scontrandosi con le molecole di gas,  innescando spettacolari giochi di luce. Ma W1935 è fredda e solitaria e non ha alcuna stella vicina in grado di generare un vento stellare. 

Questi risultati sono stati presentati al 243esimo incontro dell'American Astronomical Society a New Orleans.

 

La scoperta

La storia inizia quando un team guidato da Jackie Faherty, un astronomo dell'American Museum of Natural History di New York, ha ottenuto del tempo al telescopio Webb per indagare su 12 nane brune fredde. Tra questi c’erano W1935, un oggetto scoperto dallo citizen scientist Dan Caselden che ha lavorato al progetto Backyard Worlds Zooniverse e W2220, un oggetto che è stato scoperto utilizzando il Wide Field Infrared Survey Explorer della NASA.

Webb ha rivelato nei minimi dettagli che W1935 e W2220 sembravano essere quasi cloni l'uno dell'altro nella composizione. Condividevano anche luminosità, temperature e caratteristiche spettrali simili di acqua, ammoniaca, monossido di carbonio e anidride carbonica. L’eccezione sorprendente è stata che W1935 ha mostrato emissioni di metano, in contrasto con la caratteristica di assorbimento prevista osservata verso W2220.

“Ci aspettavamo di vedere metano perché il metano è ovunque su queste nane brune. Ma invece di assorbire la luce, abbiamo visto esattamente il contrario: il metano brillava. Il mio primo pensiero è stato: che diavolo? Perché da questo oggetto escono emissioni di metano?”, ha detto Faherty nel comunicato.

Il team, quindi, ha utilizzato modelli computerizzati per cercare di svelare il mistero. I risultati hanno mostrato che W2220 aveva una distribuzione di energia prevista in tutta l’atmosfera e in diminuzione con l’aumentare dell’altitudine. Il W1935, invece, rispondeva a un modello di inversione termica, dove l’atmosfera diventava più calda con l’aumentare dell’altitudine.

“Questa inversione di temperatura è davvero sconcertante”, ha affermato Ben Burningham, coautore dell’Università dell’Hertfordshire in Inghilterra. “Abbiamo osservato questo tipo di fenomeno in pianeti con una stella vicina che può riscaldare la stratosfera ma vederlo in un oggetto senza un’evidente fonte di calore esterna è incredibile”.

 
Indizi dal Sistema Solare

Per spiegare il mistero dell’emissione infrarossa del metano, il team ha guardato al nostro Sistema Solare. Le emissioni di metano sono una caratteristica comune nei giganti gassosi come Giove e Saturno,  alimentate dal riscaldamento dell’atmosfera superiore legato alle aurore. Giove e Saturno hanno processi aurorali simili che implicano sia l'interazione con il vento solare che i contributi dalle lune attive vicine.Io (per Giove) ed Encelado (per Saturno).

C’è ancora un lavoro in corso per comprendere le cause del riscaldamento stratosferico dei giganti nostrani ma le principali teorie per implicano il riscaldamento esterno legato alle aurore e il trasporto interno di energia dalle profondità dell’atmosfera (con il primo una delle principali spiegazioni).

Per le nane brune isolate come W1935, l’assenza di un vento stellare che contribuisca al processo aurorale e spieghi l’energia extra nell’alta atmosfera richiesta per l’emissione di metano, è un mistero. Gli scienziati ritengono che la migliore spiegazione possa includere le interazioni esterne con il plasma interstellare o con una luna attiva vicina.


Aurore candidate

Questa non è la prima volta che un’aurora viene utilizzata per spiegare l’osservazione di una nana bruna.

Gli astronomi hanno rilevato emissioni radio provenienti da diverse nane brune più calde e hanno invocato le aurore come la spiegazione più probabile. Tuttavia, finora, le ricerche di follow-up condotte con telescopi terrestri, come l'Osservatorio Keck, per le firme infrarosse di queste nane brune con emissioni radio, sono state inconcludenti.

W1935 è il primo candidato aurorale al di fuori del Sistema Solare con la firma dell’emissione di metano. È anche il candidato aurorale più freddo al di fuori del nostro Sistema Solare, con una temperatura effettiva di circa 200 gradi Celsius.