Le concept de cet artiste représente la naine brune W1935, située à 47 années-lumière de la Terre. Les astronomes utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA ont découvert une émission infrarouge provenant du méthane provenant de W1935. Il s’agit d’une découverte inattendue car la naine brune est froide et n’a pas d’étoile hôte ; par conséquent, il n’existe aucune source d’énergie évidente pour chauffer sa haute atmosphère et faire briller le méthane. L’équipe suppose que l’émission de méthane pourrait être due à des processus générant des aurores, représentés ici en rouge. Crédit : NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI)
Télescope spatial James Webb les données identifient d'éventuelles aurores sur un monde isolé dans notre voisinage solaire.
Grâce aux nouvelles observations du télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes ont découvert une émission de méthane sur une naine brune, une découverte inattendue pour un monde aussi froid et isolé. Publié dans la revue Natureles résultats suggèrent que cette naine brune pourrait générer des aurores similaires à celles observées sur notre propre planète ainsi que sur Jupiter et Saturne.
L'étude des naines brunes
Plus massives que les planètes mais plus légères que les étoiles, les naines brunes sont omniprésentes dans notre voisinage solaire, et des milliers d’entre elles ont été identifiées. L'année dernière, Jackie Faherty, chercheur scientifique principal et responsable principal de l'éducation au Musée américain d'histoire naturelle, a dirigé une équipe de chercheurs qui ont reçu du temps sur JWST pour étudier 12 naines brunes.
Parmi ceux-ci se trouvait CWISEP J193518.59–154620.3 (ou W1935 en abrégé) – une naine brune froide située à 47 années-lumière qui a été co-découverte par Dan Caselden, bénévole scientifique de Backyard Worlds : Planet 9, et le NASA L'équipe CatWISE.
W1935 est une naine brune froide avec une température de surface d'environ 400° Fahrenheit, ou sur la température à laquelle vous feriez cuire des biscuits aux pépites de chocolat. La masse de W1935 n'est pas bien connue, mais elle se situe probablement entre 6 et 35 fois la masse de Jupiter.
Émission de méthane unique
Après avoir examiné un certain nombre de naines brunes observées avec JWST, l'équipe de Faherty a remarqué que W1935 ressemblait à une exception frappante : elle émettait du méthane, quelque chose qui n'a jamais été vu auparavant sur une naine brune.
« Le méthane est attendu sur les planètes géantes et les naines brunes, mais nous le voyons généralement absorber la lumière et non briller », a déclaré Faherty, l'auteur principal de l'étude. « Au début, nous étions confus quant à ce que nous voyions, mais cela s'est finalement transformé en une pure excitation face à la découverte. »
Inversion de température sur W1935
La modélisation informatique a révélé une autre surprise : la naine brune présente probablement une inversion de température, un phénomène dans lequel l'atmosphère se réchauffe avec l'altitude. Des inversions de température peuvent facilement se produire sur les planètes en orbite autour des étoiles, mais W1935 est isolée, sans source de chaleur externe évidente.
« Nous avons été agréablement choqués lorsque le modèle a clairement prédit une inversion de température », a déclaré le co-auteur Ben Burningham de l'Université du Hertfordshire. « Mais nous avons également dû déterminer d'où venait cette chaleur supplémentaire dans la haute atmosphère. »
Causes potentielles de l'inversion de température
Pour enquêter, les chercheurs se sont tournés vers notre système solaire. En particulier, ils ont examiné des études sur Jupiter et Saturne, qui montrent toutes deux des émissions de méthane et des inversions de température. La cause probable de cette caractéristique sur les géants du système solaire est les aurores boréales. L'équipe de recherche a donc supposé qu'elle avait découvert ce même phénomène lors de W1935.
Les planétologues savent que l'un des principaux moteurs des aurores sur Jupiter et Saturne sont les particules à haute énergie du Soleil qui interagissent avec les champs magnétiques et l'atmosphère des planètes, chauffant les couches supérieures. C’est aussi la raison des aurores que l’on voit sur Terre, communément appelées aurores boréales ou australes car elles sont plus extraordinaires près des pôles. Mais en l’absence d’étoile hôte pour W1935, un vent solaire ne peut pas contribuer à l’explication.
Spéculations sur des causes supplémentaires
Il existe une raison supplémentaire séduisante à l’origine des aurores dans notre système solaire. Jupiter et Saturne ont des lunes actives qui éjectent occasionnellement de la matière dans l'espace, interagissent avec les planètes et améliorent l'empreinte aurorale sur ces mondes. La lune de Jupiter, Io, est le monde le plus volcaniquement actif du système solaire, crachant des fontaines de lave à des dizaines de kilomètres de hauteur, et la lune de Saturne, Encelade, éjecte de ses geysers de la vapeur d'eau qui gèle et bout simultanément lorsqu'elle atteint l'espace. D'autres observations sont nécessaires, mais les chercheurs pensent qu'une explication de l'aurore de W1935 pourrait être une lune active, encore à découvrir.
« Chaque fois qu'un astronome pointe JWST vers un objet, il y a une chance de faire une nouvelle découverte époustouflante », a déclaré Faherty. « Les émissions de méthane n'étaient pas sur mon radar lorsque nous avons lancé ce projet, mais maintenant que nous savons qu'elles peuvent être là et que l'explication est si séduisante, je suis constamment à leur recherche. Cela fait partie de la façon dont la science avance.
Parmi les autres auteurs de l'étude figurent Jonathan Gagné, de l'Institut de recherche sur les exoplanètes et de l'Université de Montréal ; Genaro Suarez, Dan Caselden, Austin Rothermich et Niall Whiteford, Musée américain d'histoire naturelle ; Johanna Vos, Trinity College de Dublin ; Sherelyn Alejandro Merchan, Université de la ville de New York ; Caroline Morley, Université du Texas ; Melanie Rowland et Brianna Lacy, Université du Texas, Austin ; Rocio Kiman, Charles Beichman, Federico Marocco et Christopher Gelino, California Institute of Technology ; Davy Kirkpatrick, PCI; Aaron Meisner, Laboratoire NOIR; Adam Schneider, USNO ; Marc Kuchner et Ehsan Gharib-Nezhad, NASA ; Daniella Bardalez Gagliuffi, Amherst; Peter Eisenhardt, Laboratoire de propulsion à réaction ; et Eileen Gonzales, Université d'État de San Francisco.
Ce travail a été soutenu en partie par la NASA et le Space Telescope Science Institute.
