Konsep seniman ini menggambarkan katai coklat W1935 yang terletak 47 tahun cahaya dari Bumi. Para astronom yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA menemukan emisi inframerah dari metana yang berasal dari W1935. Ini adalah penemuan yang tidak terduga karena katai coklat itu dingin dan tidak memiliki bintang induk; oleh karena itu, tidak ada sumber energi yang jelas untuk memanaskan atmosfer bagian atas dan membuat metana bersinar. Tim berspekulasi bahwa emisi metana mungkin disebabkan oleh proses yang menghasilkan aurora, yang ditunjukkan di sini dengan warna merah. Kredit: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI)
Teleskop Luar Angkasa James Webb data menunjukkan dengan tepat kemungkinan terjadinya aurora di dunia terisolasi di lingkungan tata surya kita.
Dengan menggunakan pengamatan baru dari James Webb Space Telescope (JWST), para astronom telah menemukan emisi metana pada katai coklat, sebuah temuan yang tidak terduga untuk dunia yang begitu dingin dan terisolasi. Diterbitkan di jurnal Alamtemuan ini menunjukkan bahwa katai coklat ini mungkin menghasilkan aurora yang mirip dengan yang terlihat di planet kita dan juga di planet kita Jupiter Dan Saturnus.
Studi tentang Katai Coklat
Lebih masif dari planet tetapi lebih ringan dari bintang, katai coklat ada di mana-mana di lingkungan tata surya kita, dan ribuan katai telah teridentifikasi. Tahun lalu, Jackie Faherty, seorang ilmuwan riset senior dan manajer pendidikan senior di American Museum of Natural History, memimpin tim peneliti yang diberi waktu di JWST untuk menyelidiki 12 katai coklat.
Diantaranya adalah CWISEP J193518.59–154620.3 (atau disingkat W1935)—katai coklat dingin yang berjarak 47 tahun cahaya yang ditemukan bersama oleh sukarelawan ilmu pengetahuan warga Backyard Worlds: Planet 9 Dan Caselden dan NASA tim CatWISE.
W1935 adalah katai coklat dingin dengan suhu permukaan sekitar 400° Fahrenheit, atau tentang suhu saat Anda memanggang kue keping coklat. Massa W1935 tidak diketahui secara pasti tetapi kemungkinan besar berkisar antara 6–35 kali massa Jupiter.
Emisi Metana Unik
Setelah mengamati sejumlah katai coklat yang diamati dengan JWST, tim Faherty menyadari bahwa W1935 tampak serupa tetapi dengan satu pengecualian yang mencolok: ia mengeluarkan metana, sesuatu yang belum pernah terlihat sebelumnya pada katai coklat.
“Gas metana diperkirakan terdapat di planet raksasa dan katai coklat, tetapi kita biasanya melihatnya menyerap cahaya, bukan bersinar,” kata Faherty, penulis utama studi tersebut. “Kami awalnya bingung dengan apa yang kami lihat, tetapi pada akhirnya hal itu berubah menjadi kegembiraan murni atas penemuan tersebut.”
Pembalikan Suhu pada W1935
Pemodelan komputer menghasilkan kejutan lain: katai coklat kemungkinan besar mengalami inversi suhu, sebuah fenomena di mana atmosfer menjadi lebih hangat seiring bertambahnya ketinggian. Pembalikan suhu dapat dengan mudah terjadi pada planet yang mengorbit bintang, namun W1935 terisolasi, tanpa sumber panas eksternal yang jelas.
“Kami sangat terkejut ketika model tersebut dengan jelas memprediksi pembalikan suhu,” kata rekan penulis Ben Burningham dari Universitas Hertfordshire. “Tapi kami juga harus mencari tahu dari mana panas ekstra di atmosfer bagian atas itu berasal.”
Potensi Penyebab Pembalikan Suhu
Untuk menyelidikinya, para peneliti beralih ke tata surya kita. Secara khusus, mereka mengamati studi tentang Jupiter dan Saturnus, yang keduanya menunjukkan emisi metana dan memiliki inversi suhu. Kemungkinan penyebab fitur pada raksasa tata surya ini adalah aurora, oleh karena itu, tim peneliti menduga bahwa mereka telah menemukan fenomena yang sama pada W1935.
Para ilmuwan planet mengetahui bahwa salah satu penyebab utama terjadinya aurora di Jupiter dan Saturnus adalah partikel berenergi tinggi dari Matahari yang berinteraksi dengan medan magnet dan atmosfer planet, sehingga memanaskan lapisan atasnya. Hal ini juga yang menjadi alasan terjadinya aurora yang kita lihat di Bumi, yang biasa disebut sebagai Cahaya Utara atau Selatan karena paling luar biasa terjadi di dekat kutub. Namun karena tidak adanya bintang induk pada W1935, angin matahari tidak dapat memberikan kontribusi terhadap penjelasan tersebut.
Spekulasi tentang Penyebab Tambahan
Ada alasan tambahan yang menarik terjadinya aurora di tata surya kita. Baik Jupiter maupun Saturnus memiliki bulan-bulan aktif yang terkadang mengeluarkan material ke luar angkasa, berinteraksi dengan planet-planet, dan meningkatkan jejak aurora di dunia tersebut. Bulan Jupiter, Io, adalah dunia yang paling aktif secara vulkanik di tata surya, memuntahkan air mancur lava setinggi puluhan mil, dan bulan Saturnus, Enceladus, mengeluarkan uap air dari geysernya yang secara bersamaan membeku dan mendidih ketika mencapai ruang angkasa. Diperlukan lebih banyak pengamatan, namun para peneliti berspekulasi bahwa salah satu penjelasan untuk aurora di W1935 mungkin adalah bulan aktif yang belum ditemukan.
“Setiap kali astronom mengarahkan JWST ke suatu objek, ada kemungkinan akan terjadi penemuan baru yang menakjubkan,” kata Faherty. “Emisi metana tidak ada dalam radar saya ketika kami memulai proyek ini, tetapi sekarang kami tahu emisi tersebut mungkin ada dan penjelasannya sangat menarik, saya terus mencarinya. Itu adalah bagian dari kemajuan ilmu pengetahuan.”
Referensi: “Emisi metana dari katai coklat dingin” 17 April 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-07190-w
Penulis lain dalam penelitian ini termasuk Jonathan Gagne, Institute for Research on Exoplanets dan Université de Montréal; Genaro Suarez, Dan Caselden, Austin Rothermich, dan Niall Whiteford, Museum Sejarah Alam Amerika; Johanna Vos, Universitas Trinity Dublin; Sherelyn Alejandro Merchan, Universitas Kota New York; Caroline Morley, Universitas Texas; Melanie Rowland dan Brianna Lacy, Universitas Texas, Austin; Rocio Kiman, Charles Beichman, Federico Marocco, dan Christopher Gelino, Institut Teknologi California; Davy Kirkpatrick, IPAC; Aaron Meisner, NOIRLab; Adam Schneider, USNO; Marc Kuchner dan Ehsan Gharib-Nezhad, NASA; Daniella Bardalez Gagliuffi, Amherst; Peter Eisenhardt, Laboratorium Propulsi Jet; dan Eileen Gonzales, Universitas Negeri San Francisco.
Pekerjaan ini sebagian didukung oleh NASA dan Space Telescope Science Institute.