Ngày 10 tháng 2024 năm XNUMX
(Tin tức Nanowerk) Các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA đã tìm thấy một sao lùn nâu (một vật thể nặng hơn Sao Mộc nhưng nhỏ hơn một ngôi sao) có phát xạ hồng ngoại từ khí mê-tan, có thể là do năng lượng trong bầu khí quyển phía trên của nó. Đây là một phát hiện bất ngờ vì sao lùn nâu W1935 lạnh giá và thiếu sao chủ; do đó, không có nguồn rõ ràng cho năng lượng tầng trên của khí quyển. Nhóm nghiên cứu suy đoán rằng lượng khí thải mêtan có thể là do các quá trình tạo ra cực quang.
Ý tưởng nghệ sĩ này miêu tả sao lùn nâu W1935, nằm cách Trái đất 47 năm ánh sáng. Các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA đã tìm thấy sự phát xạ hồng ngoại từ khí mê-tan đến từ W1935. Đây là một phát hiện bất ngờ vì sao lùn nâu lạnh và thiếu sao chủ; do đó, không có nguồn năng lượng rõ ràng nào có thể làm nóng bầu khí quyển phía trên của nó và làm cho khí metan phát sáng. Nhóm nghiên cứu suy đoán rằng sự phát thải khí mê-tan có thể là do các quá trình tạo ra cực quang, được thể hiện bằng màu đỏ ở đây. (Ảnh: NASA, ESA, CSA và L. Hustak (STScI))
Những phát hiện này đang được trình bày tại cuộc họp lần thứ 243 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ ở New Orleans.
Để giúp giải thích bí ẩn về sự phát xạ hồng ngoại từ khí mê-tan, nhóm nghiên cứu đã chuyển sang hệ mặt trời của chúng ta. Khí mê-tan trong khí thải là đặc điểm chung của các hành tinh khí khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ. Sự nóng lên của tầng khí quyển phía trên cung cấp năng lượng cho sự phát xạ này có liên quan đến cực quang.
Trên Trái đất, cực quang được tạo ra khi các hạt mang năng lượng từ Mặt trời thổi vào không gian và bị từ trường Trái đất bắt giữ. Chúng rơi xuống bầu khí quyển của chúng ta dọc theo các đường sức từ gần các cực của Trái đất, va chạm với các phân tử khí và tạo ra những bức màn ánh sáng nhảy múa kỳ lạ. Sao Mộc và Sao Thổ có các quá trình cực quang tương tự liên quan đến tương tác với gió mặt trời, nhưng chúng cũng nhận được sự đóng góp cực quang từ các mặt trăng hoạt động gần đó như Io (đối với Sao Mộc) và Enceladus (đối với Sao Thổ).
Đối với các sao lùn nâu bị cô lập như W1935, việc không có gió sao góp phần vào quá trình cực quang và giải thích năng lượng bổ sung ở tầng khí quyển phía trên cần thiết cho sự phát thải khí mêtan là một bí ẩn. Nhóm nghiên cứu phỏng đoán rằng các quá trình bên trong chưa được tính toán như hiện tượng khí quyển của Sao Mộc và Sao Thổ, hoặc các tương tác bên ngoài với plasma giữa các vì sao hoặc một mặt trăng đang hoạt động gần đó, có thể giúp giải thích sự phát xạ.
Ý tưởng nghệ sĩ này miêu tả sao lùn nâu W1935, nằm cách Trái đất 47 năm ánh sáng. Các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA đã tìm thấy sự phát xạ hồng ngoại từ khí mê-tan đến từ W1935. Đây là một phát hiện bất ngờ vì sao lùn nâu lạnh và thiếu sao chủ; do đó, không có nguồn năng lượng rõ ràng nào có thể làm nóng bầu khí quyển phía trên của nó và làm cho khí metan phát sáng. Nhóm nghiên cứu suy đoán rằng sự phát thải khí mê-tan có thể là do các quá trình tạo ra cực quang, được thể hiện bằng màu đỏ ở đây. (Ảnh: NASA, ESA, CSA và L. Hustak (STScI))
Những phát hiện này đang được trình bày tại cuộc họp lần thứ 243 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ ở New Orleans.
Để giúp giải thích bí ẩn về sự phát xạ hồng ngoại từ khí mê-tan, nhóm nghiên cứu đã chuyển sang hệ mặt trời của chúng ta. Khí mê-tan trong khí thải là đặc điểm chung của các hành tinh khí khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ. Sự nóng lên của tầng khí quyển phía trên cung cấp năng lượng cho sự phát xạ này có liên quan đến cực quang.
Trên Trái đất, cực quang được tạo ra khi các hạt mang năng lượng từ Mặt trời thổi vào không gian và bị từ trường Trái đất bắt giữ. Chúng rơi xuống bầu khí quyển của chúng ta dọc theo các đường sức từ gần các cực của Trái đất, va chạm với các phân tử khí và tạo ra những bức màn ánh sáng nhảy múa kỳ lạ. Sao Mộc và Sao Thổ có các quá trình cực quang tương tự liên quan đến tương tác với gió mặt trời, nhưng chúng cũng nhận được sự đóng góp cực quang từ các mặt trăng hoạt động gần đó như Io (đối với Sao Mộc) và Enceladus (đối với Sao Thổ).
Đối với các sao lùn nâu bị cô lập như W1935, việc không có gió sao góp phần vào quá trình cực quang và giải thích năng lượng bổ sung ở tầng khí quyển phía trên cần thiết cho sự phát thải khí mêtan là một bí ẩn. Nhóm nghiên cứu phỏng đoán rằng các quá trình bên trong chưa được tính toán như hiện tượng khí quyển của Sao Mộc và Sao Thổ, hoặc các tương tác bên ngoài với plasma giữa các vì sao hoặc một mặt trăng đang hoạt động gần đó, có thể giúp giải thích sự phát xạ.
Một câu chuyện trinh thám
Việc khám phá ra cực quang diễn ra giống như một câu chuyện trinh thám. Một nhóm do Jackie Faherty, nhà thiên văn học tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ ở New York dẫn đầu, đã được trao thời gian sử dụng kính thiên văn Webb để điều tra 12 sao lùn nâu lạnh. Trong số đó có W1935 – một vật thể được phát hiện bởi nhà khoa học công dân Dan Caselden, người đã làm việc với dự án động vật học Backyard Worlds – và W2220, một vật thể được phát hiện bằng Máy thám hiểm khảo sát hồng ngoại trường rộng của NASA. Webb tiết lộ một cách chi tiết rằng W1935 và W2220 dường như gần giống nhau về mặt bố cục. Họ cũng chia sẻ độ sáng, nhiệt độ và đặc điểm quang phổ tương tự của nước, amoniac, carbon monoxide và carbon dioxide. Ngoại lệ nổi bật là W1935 cho thấy sự phát thải từ khí mê-tan, trái ngược với đặc điểm hấp thụ dự đoán được quan sát thấy ở W2220. Điều này được nhìn thấy ở bước sóng hồng ngoại riêng biệt mà Webb đặc biệt nhạy cảm. “Chúng tôi mong đợi sẽ thấy khí mê-tan vì khí mê-tan có ở khắp các sao lùn nâu này. Nhưng thay vì hấp thụ ánh sáng, chúng tôi lại thấy điều ngược lại: Khí mê-tan đang phát sáng. Suy nghĩ đầu tiên của tôi là, cái quái gì vậy? Tại sao khí thải mêtan lại thoát ra từ vật thể này?” Faherty nói. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mô hình máy tính để suy ra nguyên nhân đằng sau sự phát thải. Công việc lập mô hình cho thấy W2220 có sự phân bổ năng lượng dự kiến trong toàn bộ bầu khí quyển, trở nên mát hơn khi độ cao tăng lên. Mặt khác, W1935 lại có một kết quả đáng ngạc nhiên. Mô hình tốt nhất ủng hộ sự đảo ngược nhiệt độ, trong đó bầu không khí trở nên ấm hơn khi độ cao tăng lên. Ben Burningham, đồng tác giả của Đại học Hertfordshire ở Anh và là người đứng đầu mô hình hóa công trình, cho biết: “Sự đảo ngược nhiệt độ này thực sự rất khó hiểu”. “Chúng tôi đã thấy loại hiện tượng này ở các hành tinh có một ngôi sao ở gần có thể làm nóng tầng bình lưu, nhưng việc nhìn thấy nó ở một vật thể không có nguồn nhiệt rõ ràng bên ngoài là điều hoang đường.”Manh mối từ Hệ mặt trời của chúng ta
Để tìm manh mối, nhóm nghiên cứu đã nhìn vào sân sau của chúng ta, tới các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta. Các hành tinh khí khổng lồ có thể đóng vai trò là đại diện cho những gì được nhìn thấy đang diễn ra cách chúng ta hơn 40 năm ánh sáng trong bầu khí quyển của W1935. Nhóm nghiên cứu nhận ra rằng sự nghịch đảo nhiệt độ là hiện tượng nổi bật ở các hành tinh như Sao Mộc và Sao Thổ. Vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để tìm hiểu nguyên nhân gây ra sự nóng lên ở tầng bình lưu của chúng, nhưng các lý thuyết hàng đầu về hệ mặt trời liên quan đến sự nóng lên bên ngoài bởi cực quang và sự vận chuyển năng lượng bên trong từ sâu hơn trong khí quyển (với lời giải thích hàng đầu).Ứng cử viên Aurora lùn nâu trong bối cảnh
Đây không phải là lần đầu tiên cực quang được sử dụng để giải thích quan sát về sao lùn nâu. Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra sự phát xạ vô tuyến đến từ một số sao lùn nâu ấm hơn và coi cực quang là lời giải thích hợp lý nhất. Các cuộc tìm kiếm được tiến hành bằng các kính thiên văn trên mặt đất như Đài thiên văn Keck để tìm dấu hiệu hồng ngoại từ các sao lùn nâu phát ra sóng vô tuyến này nhằm mô tả rõ hơn hiện tượng này, nhưng không có kết quả. W1935 là ứng cử viên cực quang đầu tiên bên ngoài hệ mặt trời có dấu hiệu phát thải khí mêtan. Nó cũng là ứng cử viên cực quang lạnh nhất bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta, với nhiệt độ hiệu dụng khoảng 400 độ F (200 độ C), ấm hơn Sao Mộc khoảng 600 độ F. Trong hệ mặt trời của chúng ta, gió mặt trời là tác nhân chính tạo ra các quá trình cực quang, với các mặt trăng hoạt động như Io và Enceladus lần lượt đóng vai trò đối với các hành tinh như Sao Mộc và Sao Thổ. W1935 hoàn toàn không có ngôi sao đồng hành nên gió sao không thể góp phần gây ra hiện tượng này. Người ta vẫn chưa biết liệu một mặt trăng đang hoạt động có thể đóng vai trò nào trong việc phát thải khí mê-tan trên W1935 hay không. “Với W1935, giờ đây chúng ta đã có được sự mở rộng ngoạn mục của một hiện tượng trong hệ mặt trời mà không cần bất kỳ bức xạ sao nào để giúp giải thích.” Faherty lưu ý. Cô nói thêm: “Với Webb, chúng tôi thực sự có thể ‘mở nắp’ về mặt hóa học và giải thích quá trình cực quang có thể giống hoặc khác nhau như thế nào bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta”.- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64375.php
