درخششی مرموز که جیمز وب در آسمان شکار کرد

پدیده شفق قطبی در سیاراتی که ستاره‌ای نزدیک به آنهاست و استراتوسفر آنها را گرم می‌کند پیش از این نیز مشاهده شده است اما تماشای آن بر فراز جرمی که هیچ منبع گرمای مشخص بیرونی ندارد عجیب به نظر می‌رسد.

به نقل از اسپیس، ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) ناسا یک «ستاره شکست خورده» یا کوتوله قهوه‌ای را مشاهده کرده‌اند که نشانه‌هایی از وجود یک شفق قطبی را نشان می‌دهد.

شفق‌های قطبی بیشتر به عنوان نورهای شمالی و جنوبی شناخته می‌شوند که در اثر برخورد ذرات باردار خورشید به مولکول‌های جو زمین ایجاد می‌شوند. آنها معمولا فقط در عرض‌های جغرافیایی بالا دیده می‌شوند، زیرا مغناطیس‌سپهر سیاره ما این ذرات را به سمت قطب‌ها هدایت می‌کند.

شفق‌های قطبی در اطراف سیارات دیگر منظومه شمسی مانند مشتری و زحل و حتی بر فراز قمرهای فعال مانند آیو مشتری و انسلادوس زحل دیده شده‌اند. که احتمالا همگی در اثر بمباران شدن جو سیارات با ذرات خورشیدی باردار ایجاد شده‌اند.

با این وجود شفق تازه کشف شده در اطراف یک کوتوله قهوه‌ای به نام W۱۹۳۵ و در فاصله بیش از ۴۰ سال نوری از زمین، مرموز به نظر می‌رسد زیرا هیچ ستاره‌ای نزدیک به آن وجود ندارد که بتواند ذرات باردار برای ایجاد شفق را فراهم کند.

کوتوله‌های قهوه‌ای بزرگتر از سیارات غول پیکر گازی و کوچکتر از ستارگان هستند اما مانند ستاره‌ها از یک ابر در حال فروپاشی متشکل از گاز و غبار تشکیل می‌شوند. این بدان معناست که بیشتر کوتوله‌های قهوه‌ای مانند W۱۹۳۵ اغلب از ستاره‌ها جدا هستند.

نام مستعار «ستاره‌های شکست خورده» از این جهت به آنها نسبت داده می‌شود که جرم کافی برای ایجاد همجوشی هسته‌ای هیدروژن به هلیوم را در قلب خود ندارند. این فرآیندی است که به ستاره‌ها در طول عمرشان انرژی می‌بخشد.

شفق بالقوه بر فراز W1935 که نور مادون قرمز ناشی از انتشار متان منتشر می‌کرده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب مشاهده شده است. هنگامی که انتشار گازهای متان مشابه آن چه در این سیاره دیده شد بر روی مشتری و زحل مشاهده می‌شود، علت آن گرم شدن جو بیان می‌شود زیرا ذرات باردار روی خطوط میدان مغناطیسی پایین می‌آیند و به ذرات جو برخورد می‌کنند و همچنین شفق‌های قطبی را ایجاد می‌کنند. بنابراین محققان فکر می‌کنند که همین امر در مورد این کوتوله قهوه‌ای جدا افتاده نیز صدق می‌کند.

با وجود فقدان باد خورشیدی خارجی که باعث ایجاد شفق احتمالی بر کوتوله قهوه‌ای می‌شود، محققان بر این باورند که ممکن است برخی فرآیندهای داخلی در کوتوله قهوه‌ای وجود داشته باشد که این انرژی را به جو آن می‌رساند. از طرف دیگر، پلاسمای بین ستاره‌ای می‌تواند W1935 را تحت تاثیر قرار دهد، یا ممکن است این کوتوله قهوه‌ای کاملا منزوی نباشد و هجوم ذرات را از یک قمر فعال نزدیک به خود دریافت کند.

گروهی از دانشمندان به رهبری جکی فاهرتی(Jackie Faherty)، ستاره‌شناس موزه تاریخ طبیعی آمریکا، این کشف را در حین بررسی ۱۲ کوتوله قهوه‌ای با جیمز وب انجام دادند.

W1935 و W2220 دو کوتوله قهوه‌ای بسیار مشابه بودند که دما و روشنایی مشابهی داشتند و همچنین ترکیبات تقریبا یکسانی از آب، آمونیاک، مونوکسید کربن و دی اکسید کربن نشان دادند.

با این حال، W1935 با دوقلوهایی که به آن نزدیک بودند در داشتن متانی که نور مادون قرمز ساطع می‌کرد، تفاوت داشت. در W2220، همان ترکیب شیمیایی نور را جذب می‌کرد.

فاهرتی می‌گوید: ما انتظار داشتیم متان را ببینیم، زیرا متان در سراسر این کوتوله‌های قهوه ای وجود دارد. اما به جای جذب نور، دقیقا عکس آن را دیدیم: متان می‌درخشید. من متعجب شدم. چرا متان از این جسم خارج می‌شود؟

این تیم با مدل‌سازی جو کوتوله‌های قهوه‌ای برای تعیین علت انتشار متان، دریافتند جو W2220 با افزایش ارتفاع سرد می‌شود، اما به نظر می‌رسد جو W1935 در حال تجربه وارونگی دمایی است که جو آن در ارتفاعات بالاتر گرم می‌شود.

بن برنینگهام(Ben Burningham)، مدل‌ساز ارشد پژوهش از دانشگاه هرتفوردشایر در انگلیس می‌گوید: این وارونگی دما واقعا گیج‌کننده است. ما این نوع پدیده را در سیاراتی با یک ستاره نزدیک دیده‌ایم که می‌تواند استراتوسفر را گرم کند، اما دیدن آن در جسمی بدون منبع گرمای خارجی آشکار عجیب است.

این باعث شد که محققان برای یافتن توضیح به مشتری و زحل مراجعه کنند. یافتن وارونگی دما در جو این غول‌های گازی منظومه شمسی نیز قابل توجه است. نظریه اصلی برای این امر، گرم شدن توسط همان فرآیندی است که شفق قطبی را ایجاد می‌کند.

شفق‌های قطبی پیش از این برای توضیح ویژگی‌های غیرمعمول کوتوله‌های قهوه‌ای، مانند انتشار رادیویی از نمونه‌های گرم‌تر این ستارگان شکست خورده، استفاده شده‌اند. با این حال، مشاهدات جیمز وب از W1935 برای اولین بار انتشار متان از یک کوتوله قهوه‌ای را نشان داده است که شفق قطبی را ایجاد کرده است.