「衝撃的な」JWST発見は「失敗した星」の周りに隠れたエクソムーンを示す可能性がある

天文学者たちは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) を使用して、褐色矮星、つまり「失敗した星」からメタンが放出されているという驚くべき発見をしました。

研究者らは、この発見は褐色矮星がオーロラによって特徴付けられており、おそらく未発見の太陽系外衛星がその周りを周回していることを示していると述べた。

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡での褐色矮星の発見は驚くべきことである。なぜなら、これらの寒く孤立した世界はメタンが赤外光を発するほど暖かくなるとは予想されていないからである。

これらの結果は、12 個の褐色矮星を研究する JWST プログラムの結果です。彼らは、これらの失敗した星は、木星や土星で見られるオーロラだけでなく、地球の北光と南光に似たオーロラを生成する可能性があると指摘しています。この唯一の褐色矮星の近くに星がないということは、その上の極光が隠れた活動的な月によって生成されていることを意味している可能性があります。

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研究チームは、地球から 47 光年離れた低温褐色矮星 CWISEP J193518.59–154620.3 (W1935) を研究しました。 W1935 の質量は木星の質量の 6 ～ 35 倍とあまり限定されていませんが、表面温度は約 400 °F (204 °C) であることが知られています。これは、チョコチップクッキー（失敗したブラウニー？）を焼く温度です。

「メタンは巨大な惑星や褐色矮星に存在すると予想されていますが、通常、メタンは光るのではなく光を吸収しているのが観察されます」と、アメリカ自然史博物館のチームリーダー兼上級教育ディレクターのジャッキー・ファハティ氏は言う。彼は声明でこう述べた。「私たちは最初、何を見ているのか混乱していましたが、最終的にはこの発見に対する純粋な興奮に変わりました。」

なぜ一部のスターは失敗するのでしょうか?

褐色矮星は「失敗した星」という残念なあだ名が付けられています。なぜなら、褐色矮星は星のように崩壊したガスと塵の雲から直接形成されるにもかかわらず、その中心で水素からヘリウムへの核融合を触媒するのに十分な質量がないからです。

これは主系列星が何であるかを定義するプロセスであるため、最大の惑星よりも質量が大きいが最小の星よりも小さい褐色矮星は、技術的にはこの状態に到達することが「失敗」します。

ファハティと彼の同僚は、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で多くの褐色矮星を観察していたときに、W1935 が似ているが、興味深い違いが 1 つあることに気づきました。それは、失敗した星の周囲でこれまで見られたことのないメタンを放出していたことです。

W1935 のモデル化により、この特定の褐色矮星にもいわゆる「温度逆転」があることが明らかになりました。これは、惑星の大気が深層ほど冷たくなる現象です。これは、大気が上から下に向かって熱くなる恒星の周りを回る惑星で通常見られる現象だが、褐色矮星は孤立しており外部熱源がないため、W1935では予想外だった。

チームメンバーでハートフォードシャー大学の科学者であるベン・バーニンガム氏は声明で、「モデルが気温の逆転を明確に予測したとき、私たちはうれしい衝撃を受けた」と述べた。「しかし、上層大気の余分な熱がどこから来ているのかも知る必要がありました。」

NIRCam ウェブカメラで撮影された木星の合成画像。木星の環と 2 つの衛星、アマルテアとアドラスティアが示されています。木星の極の周りの青い光はオーロラです。 (画像クレジット: NASA、ESA、CSA、Jupiter ERS チーム、Ricardo Hueso (UPV/EHU) および Judy Schmidt による画像処理。)

この謎を解くために、研究チームは太陽系の巨大ガス惑星である木星と土星をさらに詳しく観察しました。どちらの巨大ガス惑星もメタンを排出しており、どちらも温度の逆転を示す大気を持っています。

木星と土星の場合、メタンの放出と温度逆転の原因はオーロラであり、ヴァーティと研究チームは、これがジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が1935年頃に検出したものであると結論づけた。大きな問題は、何が西暦1935年のオーロラを引き起こしているのかということだ。

太陽からの荷電粒子の流れである太陽風が木星、土星、地球のオーロラの主な推進力であるため、これは問題です。これらの電荷は惑星の磁場に衝突し、力線に沿って移動し、大気中の粒子と相互作用します。これにより大気の上層が加熱され、惑星の極付近で光が放射されます。 W1935 に恒星風を吹き飛ばす主星が存在しないため、このプロセスが唯一の褐色矮星のオーロラの主な推進要因になることはできません。

しかし、木星と土星のオーロラには、活動的な衛星が宇宙に物質を吐き出す結果として、巨大ガス惑星に流れ込む荷電粒子の形で、二次的な駆動力があります。たとえば、木星の衛星イオは太陽系で最も火山性の高い天体であり、溶岩を宇宙に数十マイル吹き出していますが、土星の衛星エンケラドゥスは、宇宙に到達すると同時に凍結して沸騰する水蒸気やその他の物質を含む間欠泉を宇宙に噴出します。

したがって、恒星や恒星風のないW1935のオーロラは、褐色矮星が活動的な月の周りを周回している可能性があることを示唆しています。

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科学者が褐色矮星の存在を初めて確認するには、さらなる証拠が必要となるだろう。それまでの間、これらの初期の兆候は、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が2022年の夏に宇宙の観測結果を地球に送信し始めて以来、その影響力がどの程度あるのかについての洞察を提供します。

「天文学者がジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を天体に向けるたびに、驚くべき新発見のチャンスが生まれる」とファハティ氏は結論付けた。「このプロジェクトを開始したときは、メタンの放出は私にとって注目していませんでしたが、今ではメタンの放出が存在する可能性があり、その説明が非常に魅力的であることがわかったので、常にそれを探しています。これは科学が前進する方法の一部です。」

それはチームの研究でした出版された今日（4月17日）、自然の中。

Sasaki Manami

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