NASAのウェッブ宇宙望遠鏡、孤立した褐色矮星でオーロラの可能性の兆候を発見

恒星風無しで大気上層部にオーロラを発生させるシナリオは出来てないのか。自由浮遊褐色矮星にオーロラは有る。知らんけど。以下、機械翻訳。
NASAのウェッブ宇宙望遠鏡、孤立した褐色矮星でオーロラの可能性の兆候を発見
アーティストのコンセプトは、星がいっぱいの黒い背景に、丸い濃い青のガス状の物体を描いています。
アーティストのコンセプトは褐色矮星 W1935 を描いています。
クレジット: NASA、ESA、CSA、L. Hustak (STScI)
NASA ウェッブ望遠鏡チーム
2024年1月9日
記事
NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用している天文学者らは、おそらく上層大気のエネルギーによるものと思われるメタンからの赤外線放射を持つ褐色矮星（木星よりも重いが星より小さい天体）を発見した。 褐色矮星 W1935 は寒くて主星がないため、これは予想外の発見です。 したがって、高層大気エネルギーの明らかな源は存在しません。 研究チームは、メタンの放出はオーロラを発生させるプロセスによるものではないかと推測している。

これらの発見は、ニューオーリンズで開催されるアメリカ天文学会の第243回会合で発表される。

メタンからの赤外線放射の謎を説明するために、研究チームは太陽系に目を向けました。 放出中のメタンは、木星や土星のような巨大ガス惑星に共通の特徴です。 この放出を促進する上層大気の加熱はオーロラと関連しています。


画像: アーティスト コンセプト 褐色矮星 W1935
アーティストのコンセプトは、星がいっぱいの黒い背景に、丸い濃い青のガス状の物体を描いています。
このアーティストのコンセプトは、地球から 47 光年離れた褐色矮星 W1935 を描写しています。 NASA のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用している天文学者は、W1935 からメタンからの赤外線放射を発見しました。 褐色矮星は低温で主星を持たないため、これは予想外の発見である。 したがって、上層大気を加熱してメタンを発光させる明白なエネルギー源は存在しません。 研究チームは、メタンの放出は、ここで赤で示されているオーロラを発生させるプロセスによるものではないかと推測しています。
NASA、ESA、CSA、L. ハスタック (STScI)
地球では、太陽から宇宙に吹き飛ばされたエネルギー粒子が地球の磁場に捕らえられると、オーロラが発生します。 それらは地球の極近くの磁力線に沿って大気中に滝のように流れ込み、ガス分子と衝突し、不気味で踊る光のカーテンを作り出します。 木星と土星には、太陽風との相互作用を伴う同様のオーロラ プロセスがありますが、イオ (木星の場合) やエンケラドゥス (土星の場合) など、近くの活動的な衛星からもオーロラの寄与を受けています。

W1935 のような孤立した褐色矮星にとって、オーロラの過程に寄与し、メタンの放出に必要な上層大気の余分なエネルギーを説明する恒星風が存在しないことは謎である。 研究チームは、木星や土星の大気現象などの説明されていない内部プロセス、あるいは星間プラズマや近くの活動的な月との外部相互作用のいずれかが、放出の説明に役立つ可能性があると推測している。

探偵物語
オーロラの発見は探偵小説のように展開しました。 ニューヨークのアメリカ自然史博物館の天文学者ジャッキー・ファハティ率いるチームは、ウェッブ望遠鏡を使って 12 個の低温褐色矮星を調査する時間を与えられた。 その中には、バックヤード・ワールド・ズーニバース・プロジェクトに協力した市民科学者ダン・カセルデンによって発見された天体である W1935 と、NASA の広視野赤外線探査探査機を使用して発見された天体である W2220 が含まれていました。 ウェッブ氏は、W1935 と W2220 が組成においてお互いのクローンに近いように見えることを極めて詳細に明らかにしました。 また、水、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素の明るさ、温度、スペクトルの特徴も同様でした。 顕著な例外は、W2220に向けて観察された予想される吸収特徴とは対照的に、W1935がメタンからの放出を示したことである。 これは、ウェッブ氏が独特に敏感な赤外線波長で観察されました。

「これらの褐色矮星のいたるところにメタンが存在しているため、私たちはメタンが現れることを期待していました。 しかし、光を吸収する代わりに、メタンが光っているのが見えました。 最初に思ったのは、一体何だ？ なぜこの物体からメタンが放出されているのでしょうか？」 とファハティは言いました。

研究チームはコンピューターモデルを使用して、放出の背後にある可能性のあるものを推測した。 モデリング作業により、W2220 は大気中に予想通りのエネルギー分布があり、高度が上がるにつれて寒くなることが示されました。 一方、W1935 では驚くべき結果が得られました。 最良のモデルは、高度が上昇するにつれて大気が暖かくなる温度逆転を支持しました。 「この温度の逆転は本当に不可解です」と、イギリスのハートフォードシャー大学の共著者であり、この研究の主任モデラーであるベン・バーニンガム氏は言う。 「私たちは、成層圏を加熱する可能性のある星が近くにある惑星でこの種の現象を観察しました。
明らかな外部熱源のない物体で熱が発生するのは、とんでもないことです。」


画像: Spectra W1935 対 W2220
「褐色矮星 W1935 および W2220、大気メタン、NIRSpec スリット分光法」というタイトルのグラフィック。
天文学者たちはNASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用して、12個の低温褐色矮星を研究しました。 そのうちの 2 つ、W1935 と W2220 は、組成、明るさ、温度の点で互いに双子に近いように見えました。 しかし、W1935 は、W2220 に向けて観察された予想される吸収特徴とは対照的に、メタンからの放射を示しました。 研究チームは、メタンの放出はオーロラを発生させるプロセスによるものではないかと推測している。
NASA、ESA、CSA、L. ハスタック (STScI)
太陽系から得られる手がかり
手がかりを求めて、チームは私たちの裏庭、太陽系の惑星を調べました。 巨大ガス惑星は、W1935 の大気圏で 40 光年以上離れたところで起こっていることの代理として機能する可能性があります。

研究チームは、木星や土星のような惑星では温度の逆転が顕著であることに気づきました。 成層圏の加熱の原因を理解するための研究はまだ進行中ですが、太陽系に関する有力な理論には、オーロラによる外部加熱と大気深部からの内部エネルギー輸送が含まれています（前者が有力な説明です）。

背景における褐色矮星オーロラ候補
褐色矮星の観測を説明するためにオーロラが使用されるのはこれが初めてではない。 天文学者らは、いくつかのより温暖な褐色矮星からの電波放射を検出し、最も可能性の高い説明としてオーロラを持ち出しました。 この現象をさらに特徴付けるために、ケック天文台のような地上の望遠鏡を使って、これらの電波を発する褐色矮星からの赤外線の痕跡を探す調査が行われたが、決定的なものではなかった。

W1935 は、メタン放出の特徴を持つ太陽系外の最初のオーロラ候補です。 また、太陽系外で最も寒いオーロラの候補でもあり、実効温度は摂氏約 200度で、木星よりも摂氏約 300度高いです。

私たちの太陽系では、太陽風がオーロラのプロセスに主に寄与しており、イオやエンケラドゥスのような活動衛星が、それぞれ木星や土星のような惑星にとって役割を果たしています。 W1935 には伴星がまったく存在しないため、恒星風がこの現象に寄与することはできません。 活動的な衛星が W1935 のメタン放出に関与しているかどうかはまだわかっていません。

「W1935により、説明に役立つ恒星の照射なしで、太陽系現象の壮大な拡張が得られました。」 ファハティ氏は指摘した。 「ウェッブを使えば、私たちは実際に化学の『蓋を開けて』、太陽系の外でオーロラのプロセスがどのように類似しているのか、あるいは異なるのかを解き明かすことができるのです」と彼女は付け加えた。

ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、世界有数の宇宙科学天文台です。 ウェッブは、太陽系の謎を解き明かし、他の星の周囲の遠い世界に目を向け、私たちの宇宙とその中での私たちの位置の神秘的な構造と起源を探求しています。 ウェッブは、NASA とそのパートナーである ESA (欧州宇宙機関) およびカナダ宇宙機関が主導する国際プログラムです。

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新しい世界の発見を手伝ってみませんか? Backyard Worlds: Planet 9 市民科学プロジェクトに参加して、海王星の彼方の領域で新しい褐色矮星や惑星を探しましょう。 あるいは、1月 9日に開始された NASA の新しい市民科学プロジェクト「バースト チェイサー」を試してみましょう。

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