10년 2024월 XNUMX일 (나노 워크 뉴스) NASA의 제임스 웹 우주 망원경을 사용하는 천문학자들은 메탄에서 적외선을 방출하는 갈색 왜성(목성보다 질량은 크지만 별보다 작은 물체)을 발견했는데, 이는 아마도 상층 대기의 에너지 때문일 것입니다. 갈색왜성 W1935는 차갑고 모성이 부족하기 때문에 이는 예상치 못한 발견이다. 그러므로 상부 대기 에너지에 대한 명확한 원천은 없습니다. 연구팀은 메탄 배출이 오로라 생성 과정으로 인한 것일 수 있다고 추측하고 있습니다. 이 아티스트 컨셉은 지구에서 1935광년 떨어진 곳에 위치한 갈색 왜성 W47를 묘사합니다. NASA의 제임스 웹 우주 망원경을 사용하는 천문학자들은 W1935에서 나오는 메탄의 적외선 방출을 발견했습니다. 갈색 왜성은 차갑고 모성이 부족하기 때문에 이것은 예상치 못한 발견입니다. 그러므로 상층 대기를 가열하고 메탄을 빛나게 만드는 확실한 에너지원이 없습니다. 팀은 메탄 배출이 여기 빨간색으로 표시된 오로라 생성 과정으로 인한 것일 수 있다고 추측합니다. (이미지: NASA, ESA, CSA 및 L. Hustak(STScI)) 이번 발견은 뉴올리언스에서 열린 미국천문학회 제243차 회의에서 발표됐다. 메탄에서 발생하는 적외선 방출의 수수께끼를 설명하기 위해 연구팀은 태양계를 활용했습니다. 배출되는 메탄은 목성과 토성과 같은 거대 가스 행성의 공통된 특징입니다. 이러한 방출을 가능하게 하는 대기권 상부의 가열은 오로라와 연결되어 있습니다. 지구에서는 태양에서 우주로 날아온 에너지 입자가 지구 자기장에 포착되면서 오로라가 생성됩니다. 그들은 지구의 극 근처의 자기장 선을 따라 우리 대기로 흘러내려 가스 분자와 충돌하고 으스스하고 춤추는 빛의 커튼을 만듭니다. 목성과 토성은 태양풍과 상호 작용하는 유사한 오로라 과정을 가지고 있지만 Io(목성의 경우) 및 엔셀라두스(토성의 경우)와 같은 근처의 활동적인 달에서도 오로라의 영향을 받습니다. W1935와 같은 고립된 갈색왜성의 경우, 오로라 과정에 기여하고 메탄 방출에 필요한 상층 대기의 추가 에너지를 설명하는 항성풍이 없다는 것은 미스터리입니다. 연구팀은 목성과 토성의 대기 현상과 같은 설명되지 않은 내부 과정이나 성간 플라즈마 또는 인근 활성 달과의 외부 상호 작용이 방출을 설명하는 데 도움이 될 수 있다고 추측합니다.

탐정 이야기

오로라의 발견은 마치 탐정소설처럼 진행되었습니다. 뉴욕에 있는 미국 자연사 박물관의 천문학자인 Jackie Faherty가 이끄는 팀은 Webb 망원경을 사용하여 12개의 차가운 갈색왜성을 조사할 시간을 얻었습니다. 그 중에는 Backyard Worlds Zooniverse 프로젝트에 참여했던 시민 과학자 Dan Caselden이 발견한 물체인 W1935와 NASA의 Wide Field Infrared Survey Explorer를 사용하여 발견한 물체인 W2220도 있었습니다. Webb은 W1935와 W2220이 구성 면에서 서로 거의 복제된 것처럼 보인다는 사실을 매우 자세하게 밝혔습니다. 그들은 또한 물, 암모니아, 일산화탄소 및 이산화탄소의 밝기, 온도 및 스펙트럼 특성을 유사하게 공유했습니다. 눈에 띄는 예외는 W1935가 W2220에서 관찰된 예상 흡수 특성과 반대로 메탄에서 방출을 보였다는 것입니다. 이는 Webb이 특별히 민감한 적외선 파장에서 나타났습니다. “메탄이 갈색 왜성 전체에 존재하기 때문에 우리는 메탄을 볼 것으로 예상했습니다. 그러나 우리는 빛을 흡수하는 대신 정반대의 결과를 보았습니다. 메탄이 빛을 발하고 있었습니다. 내 첫 번째 생각은 '도대체 뭐지?'였습니다. 왜 이 물체에서 메탄이 배출되는 걸까요?” 파허티가 말했다. 팀은 컴퓨터 모델을 사용하여 방출 뒤에 무엇이 있는지 추론했습니다. 모델링 작업을 통해 W2220은 대기 전체에 예상되는 에너지 분포를 가지며 고도가 높아질수록 온도가 낮아지는 것으로 나타났습니다. 반면 W1935에서는 놀라운 결과가 나왔습니다. 가장 좋은 모델은 고도가 높아질수록 대기가 더 따뜻해지는 온도 역전을 선호했습니다. “이러한 온도 역전은 정말 수수께끼입니다.” 영국 하트퍼드셔 대학의 공동저자이자 이번 연구의 수석 모델러인 Ben Burningham이 말했습니다. "우리는 성층권을 가열할 수 있는 별이 근처에 있는 행성에서 이런 현상을 본 적이 있지만, 명백한 외부 열원이 없는 물체에서 이런 현상을 보는 것은 매우 이상합니다."

우리 태양계의 단서

단서를 찾기 위해 팀은 우리 뒷마당에서 태양계 행성을 조사했습니다. 가스 거대 행성은 W40의 대기에서 1935광년 이상 떨어진 곳에서 일어나는 일에 대한 프록시 역할을 할 수 있습니다. 팀은 목성과 토성과 같은 행성에서 온도 역전이 두드러진다는 것을 깨달았습니다. 성층권 가열의 원인을 이해하기 위한 연구가 여전히 진행 중이지만, 태양계에 대한 주요 이론은 오로라에 의한 외부 가열과 대기권 더 깊은 곳으로부터의 내부 에너지 수송을 포함합니다(전자가 주요 설명).

브라운 왜성 오로라 후보의 맥락

갈색 왜성 관찰을 설명하기 위해 오로라를 사용한 것은 이번이 처음이 아닙니다. 천문학자들은 몇몇 따뜻한 갈색 왜성에서 나오는 전파 방출을 감지했으며 가장 그럴듯한 설명으로 오로라를 언급했습니다. 이 현상을 더 자세히 규명하기 위해 전파를 방출하는 갈색왜성의 적외선 신호를 찾기 위해 켁 천문대(Keck Observatory)와 같은 지상 망원경을 사용하여 검색을 수행했지만 결론이 나지 않았습니다. W1935는 메탄 방출의 특징을 지닌 태양계 외부의 최초의 오로라 후보입니다. 또한 유효 온도가 화씨 약 400도(섭씨 200도)로, 목성보다 화씨 약 600도 더 따뜻한 태양계 외부에서 가장 추운 오로라 후보이기도 합니다. 우리 태양계에서 태양풍은 오로라 과정의 주요 원인이며, 이오와 엔셀라두스와 같은 활동적인 달은 각각 목성과 토성과 같은 행성에 대한 역할을 합니다. W1935에는 동반성이 전혀 없기 때문에 항성풍은 이 현상에 기여할 수 없습니다. 활동적인 달이 W1935의 메탄 방출에 역할을 할 수 있는지 여부는 아직 알 수 없습니다. "W1935를 통해 우리는 이제 설명에 도움이 되는 별의 조사 없이도 태양계 현상이 눈부시게 확장되었습니다." Faherty가 언급했습니다. "Webb를 사용하면 화학에 대한 '후드를 열 수' 있으며 오로라 과정이 태양계 너머에 얼마나 유사하거나 다른지 알 수 있습니다."라고 그녀는 덧붙였습니다.

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• 출처: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64375.php