Spazio

Il telescopio James Webb scopre una nana bruna con aurore che non dovrebbero esserci

Alcuni scienziati hanno individuato, attraverso le osservazioni del telescopio James Webb, una nana bruna che ospita misteriose aurore polari.

Un gruppo di astronomi, attraverso le osservazioni del telescopio spaziale James Webb della NASA, ha scoperto una nana bruna (W1935, un oggetto più massiccio di Giove, ma più piccolo di una stella, dove non si verificano reazioni nucleari all'interno) che produce una emissione (rilevata all'infrarosso, di metano).

Che c'è di strano? È una scoperta abbastanza inaspettata perché si tratta di una nana bruna fredda, che non ruota attorno ad una stella ospite: pertanto non c'è una fonte "evidente" di energia per la sua atmosfera superiore, condizione che dovrebbe essere necessaria per giustificare l'emissione del metano. Gli astronomi pensano che ciò possa essere dovuto a processi che generano aurore.

Questi risultati sono stati presentati al 243esimo incontro dell'American Astronomical Society a New Orleans. Per meglio capire il mistero dell'emissione nell'infrarosso del metano, il gruppo di lavoro ha preso in considerazione il nostro sistema solare. Dove l'emissione di metano, infatti, non è un fatto così raro nei giganti gassosi come Giove e Saturno: in questi pianeti si ha la certezza che il riscaldamento dell'atmosfera superiore, che alimenta questa emissione, è legato alle aurore. Sulla Terra, le aurore polari si formano quando particelle energetiche "soffiate" nello spazio dal Sole vengono catturate dal campo magnetico terrestre.

Anche da "noi". Cadendo nella nostra atmosfera lungo le linee del campo magnetico vicino ai poli della Terra, queste si scontrano con le molecole di gas, creando i meravigliosi drappi di luce danzanti. Giove e Saturno hanno processi aurorali simili che implicano l'interazione con il vento solare, ma ricevono anche contributi aurorali di particelle dalle loro lune attive vicine come Io (per Giove) ed Encelado (per Saturno).

Per le nane brune isolate, come è W1935, non esiste un vento stellare che possa contribuire al processo aurorale e spiegare la presenza nell'alta atmosfera dell'energia extra necessaria per l'emissione di metano, è questo crea un mezzo mistero. Al momento gli astronomi ipotizzano che processi interni non ancora individuati o interazioni esterne con il plasma interstellare o ancora, con una luna attiva vicina, possano aiutare a spiegare l'emissione. 

Emissione metano di W1936
Lo spettro relativo all’emissione di metano in W1935 (in blu) paragonata con l’emissione di metano in W2220 (in bianco). La differenza ha messo in crisi gli astronomi. © JWST/NASA/ESA

Come è avvenuta la scoperta. La scoperta delle aurore si è svolta come un romanzo poliziesco. Un team guidato da Jackie Faherty, un astronomo dell'American Museum of Natural History di New York, ha ottenuto la facoltà di utilizzare il telescopio Webb per indagare su 12 nane brune fredde. Tra questi c'erano W1935 e W2220 che, secondo i dati del telescopio James Webb, sembravano quasi essere uno il clone dell'altro dal punto di vista della composizione.

E coincidevano anche i dati relativi a luminosità, temperature e caratteristiche spettrali (vedi grafico sopra).

Unica eccezione, sorprendente, era che W1935 mostrava emissioni di metano, un fenomeno non registrato su W2220. Ciò è stato osservato a una distinta lunghezza d'onda dell'infrarosso alla quale Webb è particolarmente sensibile. «Ci aspettavamo di vedere metano perché tale elemento è presente ovunque su queste nane brune. Ma invece di assorbire la luce, abbiamo visto esattamente l'opposto: il metano brillava. Il mio primo pensiero è stato: che diamine? Perché l'emissione di metano esce da questo oggetto?», ha spiegato Faherty.

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.

13 gennaio 2024 Luigi Bignami
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