Webb detecta emisiones anómalas provenientes de misterioso objeto espacial aislado

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha detectado un objeto masivo, más grande que Júpiter, que parece estar produciendo emisión de infrarrojos a partir de metano.

El descubrimiento ha desconcertado a los astrónomos porque el objeto, una enana marrón aislada llamada W1935, está frío y carece de cualquier estrella anfitriona para proporcionarle a su atmósfera superior la energía que generalmente impulsa tales emisiones de metano.

Para ayudar a explicar el misterio, el equipo recurrió a nuestro sistema solar. La emisión de metano es una característica común en gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno. El calentamiento de la atmósfera superior que alimenta esta emisión está vinculado a las auroras.

En nuestro planeta, las auroras se crean cuando partículas energéticas expulsadas al espacio desde el Sol son capturadas por el campo magnético terrestre. Descienden hacia nuestra atmósfera a lo largo de las líneas del campo magnético cerca de los polos, chocando con las moléculas de gas y creando cortinas de luz inquietantes y danzantes. Júpiter y Saturno tienen procesos aurorales similares que involucran la interacción con el viento solar, pero también reciben contribuciones aurorales de lunas activas cercanas como Ío (para Júpiter) y Encélado (para Saturno).

Interpretación artística de la enana marrón W1935. Crédito: NASA, ESA, CSA y L. Hustak (STScI).

Para enanas marrones aisladas como W1935, la ausencia de un viento estelar que contribuya al proceso auroral y explique la energía adicional en la atmósfera superior necesaria para la emisión de metano es un enigma. El equipo supone que procesos internos no contabilizados, como los fenómenos atmosféricos de Júpiter y Saturno, o interacciones externas con plasma interestelar o una luna activa cercana, pueden ayudar a explicar la emisión.

Una historia de detectives

El hallazgo de las auroras se desarrolló como una historia de detectives. Un equipo liderado por Jackie Faherty, astrónoma del Museo Americano de Historia Natural en Nueva York, obtuvo tiempo con el telescopio Webb para investigar 12 enanas marrones frías. Entre ellas estaba W1935, un objeto descubierto por el científico ciudadano Dan Caselden, que trabajó en el proyecto Backyard Worlds de Zooniverse; y W2220, un objeto descubierto con el Explorador Infrarrojo de Campo Amplio de la NASA.

Webb reveló con detalle exquisito que W1935 y W2220 parecían ser clones cercanos en composición. También compartían brillo, temperaturas y características espectrales de agua, amoníaco, monóxido de carbono y dióxido de carbono. La excepción sorprendente fue que W1935 mostraba emisión de metano, en lugar de la característica anticipada de absorción observada en W2220. Esto se vio en una longitud de onda infrarroja distintiva para la cual el flamante telescopio es especialmente sensible.

Crédito: NASA, ESA, CSA, and L. Hustak (STScI).

«Esperábamos ver metano porque está en todas partes en estas enanas marrones. Pero en lugar de absorber luz, vimos lo contrario: el metano brillaba. Mi primera reacción fue, “¿qué diablos? ¿Por qué está saliendo emisión de metano de este objeto?”», contó Faherty.

El equipo utilizó modelos informáticos para inferir qué podría estar detrás de la emisión, mostrando que W2220 tenía una distribución esperada de energía en toda la atmósfera, enfriándose con la altitud creciente. W1935, por otro lado, tuvo un resultado sorprendente. El mejor modelo favorecía una inversión de temperatura, donde la atmósfera se calentaba con la altitud creciente.

«Esta inversión de temperatura es realmente desconcertante», dijo Ben Burningham, coautor de la Universidad de Hertfordshire en Inglaterra y modelador principal en el trabajo. «Hemos visto este tipo de fenómeno en planetas con una estrella cercana que puede calentar la estratosfera, pero verlo en un objeto sin una fuente de calor externa obvia es increíble».

Pistas de nuestro sistema solar

En busca de pistas, el equipo miró en nuestro propio vecindario, a los planetas de nuestro sistema solar. Los gigantes gaseosos pueden servir como representantes de lo que está sucediendo a más de 40 años luz de distancia en la atmósfera de W1935.

El equipo se dio cuenta de que las inversiones de temperatura son prominentes en planetas como Júpiter y Saturno. Aún se está trabajando para entender las causas de su calentamiento estratosférico, pero las teorías principales para el sistema solar involucran el calentamiento externo por auroras y el transporte interno de energía desde las capas más profundas de la atmósfera —siendo la primera la explicación con mayor consenso—.

«Con W1935, ahora tenemos una espectacular extensión de un fenómeno del sistema solar sin ninguna irradiación estelar para ayudar en la explicación», señaló Faherty. «Con Webb, realmente podemos “abrir el capó” en la química y desentrañar cuán similar o diferente puede ser el proceso auroral en otros lugares del universo».

Estos hallazgos se están presentando en la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Nueva Orleans.

Fuente: NASA. Edición: MP.