"„Zuerst waren wir verwirrt über das, was wir sahen, aber letztendlich verwandelte sich das in pure Aufregung über die Entdeckung.“
Mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) haben Astronomen die überraschende Entdeckung gemacht, dass Methanemissionen von einem Braunen Zwerg oder „gescheiterten Stern“ ausgehen.
Der Fund deutet darauf hin, dass der Braune Zwerg Polarlichter aufweist und möglicherweise sogar von einem unentdeckten Exomond umkreist wird, sagten Forscher.
Die Entdeckung des Braunen Zwergs mit JWST ist überraschend, da diese kalten und isolierten Welten voraussichtlich nicht warm genug sind, damit Methan Infrarotlicht aussenden kann.
Die Ergebnisse sind das Ergebnis eines JWST-Programms zur Untersuchung von 12 Braunen Zwergen. Sie legen nahe, dass diese gescheiterten Sterne Polarlichter erzeugen können, die den Nord- und Südlichtern der Erde sowie denen über Jupiter und Saturn ähneln. Das Fehlen eines Sterns in der Nähe dieses einsamen Braunen Zwergs könnte bedeuten, dass die Polarlichter darüber von einem verborgenen aktiven Mond erzeugt werden.
Das Studienteam untersuchte den kalten Braunen Zwerg CWISEP J193518.59–154620.3 (W1935), der sich 47 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Während die Masse von W1935 nur schwer begrenzt ist und zwischen dem 6- und 35-fachen der Masse des Jupiter liegt, ist bekannt, dass die Oberflächentemperatur etwa 204 Grad Celsius beträgt. Das ist ungefähr die Temperatur, bei der Sie Schokoladenkekse backen würden.
„Methangas wird in Riesenplaneten und Braunen Zwergen erwartet, aber normalerweise sehen wir, dass es Licht absorbiert und nicht leuchtet“, sagte Jackie Faherty, Teamleiterin und leitende Bildungsmanagerin am American Museum of Natural History. „Zuerst waren wir verwirrt über das, was wir sahen, aber letztendlich verwandelte sich das in pure Aufregung über die Entdeckung.“
Warum scheitern manche Sterne?
Braune Zwerge erhalten ihren unglücklichen Spitznamen „gescheiterte Sterne“, weil sie, obwohl sie wie ein Stern direkt aus einer kollabierenden Gas- und Staubwolke entstehen, nicht genug Masse haben, um in ihrem Kern die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium auszulösen.
Dies ist der Prozess, der definiert, was ein Hauptreihenstern ist, sodass Braune Zwerge – deren Massen größer als die der größten Planeten, aber kleiner als die des kleinsten Sterns sind – diesen Status technisch „nicht“ erreichen.
Faherty und Kollegen untersuchten mehrere Braune Zwerge mit JWST, als sie bemerkten, dass W1935 ähnlich war, jedoch mit einem interessanten Unterschied: Er stößt Methan aus, etwas, das noch nie zuvor in der Nähe eines gescheiterten Sterns beobachtet wurde.
Die Modellierung W1935 ergab, dass dieser besondere Braune Zwerg auch eine sogenannte „Temperaturinversion“ aufweist. Dabei handelt es sich um ein Phänomen, bei dem die Atmosphäre eines Planeten in tieferen Schichten kälter wird. Dies kommt normalerweise bei Planeten vor, die Sterne umkreisen und deren Atmosphäre von oben nach unten aufheizen. Für W1935 war dies jedoch nicht zu erwarten, da der Braune Zwerg isoliert ist und es keine externe Wärmequelle gibt.
„Wir waren angenehm schockiert, als das Modell eindeutig eine Temperaturinversion vorhersagte“, sagte Teammitglied und Wissenschaftler der University of Hertfordshire, Ben Burningham. „Aber wir mussten auch herausfinden, woher diese zusätzliche Wärme der oberen Atmosphäre kam.“
Um dieses Rätsel zu lösen, schaute sich das Team näher bei den Gasriesen des Sonnensystems, Jupiter und Saturn, um. Beide Gasriesen haben Methanemissionen und beide haben Atmosphären, die eine Temperaturinversion aufweisen.
Bei Jupiter und Saturn sind Polarlichter die Ursache für Methanemissionen und Temperaturinversion, was Faherty und das Team zu dem Schluss führte, dass dies das war, was das JWST um W1935 entdeckt hatte. Die große Frage ist: Was treibt die Aurora von W1935 an?
Dies ist ein Problem, da der Sonnenwind – der Strom geladener Teilchen von der Sonne – der Hauptantrieb für Polarlichter auf Jupiter, Saturn und der Erde ist. Diese Ladungen treffen auf die Magnetfelder der Planeten, wandern entlang der Feldlinien und interagieren mit Partikeln in der Atmosphäre. Dies erwärmt die oberen Schichten der Atmosphäre und führt zur Emission von Licht in der Nähe der Pole des Planeten. Da es jedoch keinen Wirtsstern gibt, der W1935 mit Sternwinden bombardiert, kann dieser Prozess nicht der Hauptgrund für die Polarlichter des einsamen Braunen Zwergs sein.
Allerdings haben die Polarlichter von Jupiter und Saturn einen sekundären Nebenantrieb in Form von geladenen Teilchen, die in die Gasriesen strömen, weil ihre aktiven Monde Materie in den Weltraum schleudern. Beispielsweise ist der Jupitermond Io der vulkanischste Körper im Sonnensystem und spuckt Lava Dutzende von Kilometern in den Weltraum, während der Saturnmond Enceladus Geysire in den Weltraum spuckt, die Wasserdampf und anderes Material enthalten, das beim Eintritt in den Weltraum gleichzeitig gefriert und kocht.
Somit weist das Polarlicht von W1935 ohne Stern- oder Sternwinde darauf hin, dass der Braune Zwerg möglicherweise von einem aktiven Mond umkreist wird.
Bevor Wissenschaftler erstmals die Existenz eines Braunen Zwergmondes bestätigen können, sind weitere Beweise erforderlich. Bis dahin geben diese ersten Hinweise Aufschluss darüber, wie einflussreich das JWST war, seit es im Sommer 2022 begann, seine Beobachtungen des Universums zur Erde zurückzusenden.
„Jedes Mal, wenn ein Astronom JWST auf ein Objekt richtet, besteht die Chance auf eine neue überwältigende Entdeckung“, schloss Faherty. „Als wir mit diesem Projekt begannen, hatte ich die Emission von Methan nicht auf dem Schirm, aber jetzt, da wir wissen, dass es sie geben kann und die Erklärung dafür so verlockend ist, bin ich ständig auf der Suche danach. Das ist ein Teil davon, wie die Wissenschaft voranschreitet.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden heute (17. April) in der Zeitschrift Nature veröffentlicht."
https://www.eurekalert.org/news-releases/1041117?
