باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا (JWST)، اكتشف علماء الفلك “نجمًا فاشلًا” أو قزمًا بنيًا يُظهر علامات امتلاك الشفق القطبي.
الشفق القطبي مألوف أكثر مثل الأضواء الشمالية والجنوبية، والتي تنتج عن اصطدام جزيئات مشحونة من الشمس بجزيئات في الغلاف الجوي للأرض. عادة ما يتم رؤيتها فقط عند خطوط العرض العالية، لأن الغلاف المغناطيسي لكوكبنا يوجه هذه الجسيمات نحو القطبين.
تم رصد الشفق القطبي حول كواكب أخرى في نظامنا الشمسي، مثل المشتري وزحل، وحتى فوق الأقمار النشطة مثل آيو التابع للمشتري وإنسيلادوس التابع لزحل. من المحتمل أن تكون كل هذه العروض الضوئية ناتجة عن قصف الجسيمات الشمسية المشحونة.
لذا فإن الشفق الظاهر المكتشف حديثًا حول القزم البني، والمسمى W1935 ويقع على بعد أكثر من 40 سنة ضوئية من الأرض، غامض. ولا توجد نجوم قريبة منه يمكن أن توفر الجزيئات المشحونة لإشعاله.
متعلق ب: “النجم الفاشل” هو أبرد مصدر لموجات الراديو تم اكتشافه على الإطلاق
الأقزام البنية أكبر من الكواكب الغازية العملاقة وأصغر من النجوم ولكنها تتشكل مثل النجوم، من سحابة منهارة من الغاز والغبار. وهذا يعني أن معظم الأقزام البنية غالبًا ما تكون معزولة عن النجوم، تمامًا مثل W1935.
لقد حصلوا على لقبهم غير العادل إلى حد ما، “النجوم الفاشلة”، لأنهم لا يملكون كتلة كافية لتحفيز الاندماج النووي للهيدروجين وتحويله إلى الهيليوم في قلوبهم، وهي العملية التي تزود النجوم بالطاقة، على الأقل في عمر تسلسلها الرئيسي.
تمت الإشارة إلى الشفق القطبي المحتمل فوق W1935 من خلال انبعاثات الأشعة تحت الحمراء من الميثان، التي رصدها تلسكوب جيمس ويب الفضائي. عندما تُرى انبعاثات الميثان مثل هذه فوق كوكب المشتري وزحل، فهي نتيجة لتسخين الأجواء حيث تقوم الجسيمات المشحونة بضرب خطوط المجال المغناطيسي وتضرب جزيئات الغلاف الجوي، مما يؤدي أيضًا إلى خلق الشفق القطبي. لذا يعتقد فريق الدراسة أن الأمر نفسه ينطبق على هذا القزم البني المعزول.
مع عدم وجود رياح شمسية خارجية تسبب الشفق المحتمل للقزم البني، يعتقد الفريق أنه قد تكون هناك بعض العمليات الداخلية التي تحدث داخل القزم البني لتزويد غلافه الجوي بالطاقة. وبدلاً من ذلك، يمكن أن تضرب البلازما بين النجوم W1935، أو قد لا يكون القزم البني معزولًا تمامًا ويمكن أن يتلقى تدفقًا من الجسيمات من قمر نشط قريب.
يلعب تلسكوب جيمس ويب الفضائي دوراً في اكتشاف الفرق بين قزمين بنيين
وتوصل فريق العلماء، بقيادة عالم الفلك في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي، جاكي فاهيرتي، إلى هذا الاكتشاف أثناء فحص 12 قزمًا بنيًا باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
ومن بين هذه النجوم W1935 وW2220، وهما قزمان بنيان متشابهان للغاية اكتشفهما التلسكوب الذي تبلغ تكلفته 10 مليارات دولار، وكانا مستنسخين من بعضهما البعض، ويتقاسمان درجات حرارة وسطوع مماثلة بالإضافة إلى تركيبات شبه متطابقة من الماء والأمونيا وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون.
ومع ذلك، اختلف W1935 عن توأمه القريب في وجود غاز الميثان الذي كان ينبعث منه ضوء الأشعة تحت الحمراء. وفي W2220، كان نفس المركب الكيميائي يمتص الضوء.
وقال فاهرتي في بيان: “كنا نتوقع رؤية الميثان، لأن الميثان موجود في جميع أنحاء هذه الأقزام البنية. ولكن بدلا من امتصاص الضوء، رأينا العكس تماما: كان الميثان متوهجا”. “كانت فكرتي الأولى هي: ما هذا؟ لماذا يخرج انبعاث الميثان من هذا الجسم؟”
من خلال نمذجة الغلاف الجوي للأقزام البنية لتحديد سبب انبعاث الميثان، وجد الفريق أن الغلاف الجوي لـ W2220 يبرد مع الارتفاع، ولكن يبدو أن الغلاف الجوي لـ W1935 يعاني من انعكاس في درجة الحرارة مما يؤدي إلى تسخين غلافه الجوي على ارتفاعات أعلى.
وقال بن بيرننجهام، كبير الباحثين في مجال النماذج بجامعة هيرتفوردشاير في إنجلترا، في نفس البيان: “إن هذا الانقلاب في درجة الحرارة أمر محير حقًا”. “لقد رأينا هذا النوع من الظواهر في الكواكب التي لديها نجم قريب يمكنه تسخين طبقة الستراتوسفير، ولكن رؤيتها في جسم ليس له مصدر حرارة خارجي واضح هو أمر غريب”.
أدى ذلك بالفريق إلى اللجوء إلى كوكبي المشتري وزحل للحصول على تفسير، حيث وجدوا أن انعكاس درجة الحرارة أمر بارز في الأجواء لهذه الكواكب الغازية العملاقة في النظام الشمسي أيضًا. النظرية الرائدة لهذا هي التسخين بنفس العملية التي تنتج الشفق القطبي.
قصص ذات الصلة:
– يلمح القزم البني الغريب “الحادث” إلى كنز محتمل من الشذوذات الكونية
– الأقزام البنية: أروع النجوم أم أكثر الكواكب سخونة؟
– اكتشف عالم فلك هاوٍ 34 نجمًا “فاشلًا” مقترنًا في مشروع القزم البني
لقد تم استخدام الشفق القطبي لشرح الصفات غير العادية للأقزام البنية من قبل، مثل الانبعاثات الراديوية الصادرة عن الأمثلة الأكثر دفئًا لهذه النجوم الفاشلة. ومع ذلك، فإن مشاهدات تلسكوب جيمس ويب الفضائي لـ W1935 تمثل المرة الأولى التي يتم فيها رصد انبعاث غاز الميثان من قزم بني، مما يشير إلى الشفق القطبي.
واختتم فهرتي حديثه قائلاً: “مع W1935، لدينا الآن امتداد مذهل لظاهرة النظام الشمسي دون أي إشعاع نجمي للمساعدة في التفسير”. “باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، يمكننا حقًا فتح الغطاء على الكيمياء وكشف مدى تشابه أو اختلاف العملية الشفقية خارج نظامنا الشمسي.”
قدم فاهرتي عمل الفريق هذا الأسبوع في الاجتماع رقم 243 للجمعية الفلكية الأمريكية في نيو أورليانز.