Utilizando nuevas observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos han descubierto emisiones de metano en una enana marrón, un hallazgo inesperado para un mundo tan frío y aislado. Publicado en la revista Naturalezalos hallazgos sugieren que esta enana marrón podría generar auroras similares a las que se ven en nuestro propio planeta, así como en Júpiter y Saturno.
Más masivas que los planetas pero más ligeras que las estrellas, las enanas marrones son omnipresentes en nuestro vecindario solar, y se han identificado miles de ellas. El año pasado, Jackie Faherty, investigadora científica y directora de educación del Museo Americano de Historia Natural, dirigió un equipo de investigadores a los que se les concedió tiempo en JWST para investigar 12 enanas marrones. Entre ellos se encontraba CWISEP J193518.59-154620.3 (o W1935 para abreviar), una enana marrón fría a 47 años luz de distancia que fue descubierta conjuntamente por el voluntario de ciencia ciudadana de Backyard Worlds: Planet 9, Dan Caselden, y el equipo CatWISE de la NASA. W1935 es una enana marrón fría con una temperatura superficial de aproximadamente 400° Fahrenheit, o aproximadamente la temperatura a la que se hornearían galletas con chispas de chocolate. La masa de W1935 no se conoce bien, pero probablemente oscila entre 6 y 35 veces la masa de Júpiter.
Después de observar varias enanas marrones observadas con JWST, el equipo de Faherty notó que W1935 tenía un aspecto similar pero con una sorprendente excepción: estaba emitiendo metano, algo que nunca antes se había visto en una enana marrón.
«Se espera gas metano en planetas gigantes y enanas marrones, pero normalmente lo vemos absorbiendo luz, no brillando», dijo Faherty, autor principal del estudio. «Al principio estábamos confundidos acerca de lo que estábamos viendo, pero finalmente eso se transformó en pura emoción por el descubrimiento».
Los modelos informáticos arrojaron otra sorpresa: la enana marrón probablemente tenga una inversión de temperatura, un fenómeno en el que la atmósfera se calienta a medida que aumenta la altitud. Las inversiones de temperatura pueden ocurrir fácilmente en los planetas que orbitan estrellas, pero W1935 está aislado, sin una fuente de calor externa obvia.
«Nos quedamos gratamente sorprendidos cuando el modelo predijo claramente una inversión de temperatura», dijo el coautor Ben Burningham de la Universidad de Hertfordshire. «Pero también tuvimos que descubrir de dónde venía ese calor adicional de la atmósfera superior».
Para investigar, los investigadores recurrieron a nuestro sistema solar. En particular, observaron estudios de Júpiter y Saturno, que muestran emisiones de metano y tienen inversiones de temperatura. La causa probable de esta característica en los gigantes del sistema solar son las auroras, por lo que el equipo de investigación supuso que habían descubierto el mismo fenómeno en W1935.
Los científicos planetarios saben que uno de los principales impulsores de las auroras en Júpiter y Saturno son las partículas de alta energía del Sol que interactúan con los campos magnéticos y las atmósferas de los planetas, calentando las capas superiores. Esta es también la razón de las auroras que vemos en la Tierra, comúnmente conocidas como auroras boreales o australes, ya que son más extraordinarias cerca de los polos. Pero sin una estrella anfitriona para W1935, un viento solar no puede contribuir a la explicación.
Hay una atractiva razón adicional para la aurora en nuestro sistema solar. Tanto Júpiter como Saturno tienen lunas activas que ocasionalmente expulsan material al espacio, interactúan con los planetas y mejoran la huella de las auroras en esos mundos. Io, la luna de Júpiter, es el mundo con mayor actividad volcánica del sistema solar, arroja fuentes de lava a decenas de kilómetros de altura, y Enceleadus, la luna de Saturno, expulsa vapor de agua de sus géiseres que simultáneamente se congela y hierve cuando llega al espacio. Se necesitan más observaciones, pero los investigadores especulan que una explicación para la aurora de W1935 podría ser una luna activa, aún por descubrir.
«Cada vez que un astrónomo apunta con el JWST a un objeto, existe la posibilidad de realizar un nuevo descubrimiento alucinante», dijo Faherty. «La emisión de metano no estaba en mi radar cuando comenzamos este proyecto, pero ahora que sabemos que puede estar allí y que la explicación es tan tentadora, estoy constantemente buscándola. Eso es parte de cómo avanza la ciencia».
Otros autores del estudio incluyen a Jonathan Gagne, Instituto de Investigación de Exoplanetas y Universidad de Montreal; Genaro Suárez, Dan Caselden, Austin Rothermich y Niall Whiteford, Museo Americano de Historia Natural; Johanna Vos, Trinity College de Dublín; Sherelyn Alejandro Merchan, Universidad de la Ciudad de Nueva York; Caroline Morley, Universidad de Texas; Melanie Rowland y Brianna Lacy, Universidad de Texas, Austin; Rocio Kiman, Charles Beichman, Federico Marocco y Christopher Gelino, Instituto de Tecnología de California; Davy Kirkpatrick, IPAC; Aaron Meisner, NOIRLab; Adam Schneider, USNO; Marc Kuchner y Ehsan Gharib-Nezhad, NASA; Daniella Bardález Gagliuffi, Amherst; Peter Eisenhardt, Laboratorio de Propulsión a Chorro; y Eileen Gonzales, Universidad Estatal de San Francisco.
Este trabajo fue apoyado en parte por la NASA y el Instituto Científico del Telescopio Espacial.