Grâce aux nouvelles observations du télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes ont découvert une émission de méthane sur une naine brune, une découverte inattendue pour un monde aussi froid et isolé. Publié dans la revue Nature , les résultats suggèrent que cette naine brune pourrait générer des aurores similaires à celles observées sur notre propre planète ainsi que sur Jupiter et Saturne.

Plus massives que les planètes mais plus légères que les étoiles, les naines brunes sont omniprésentes dans notre voisinage solaire, et des milliers d’entre elles ont été identifiées. L'année dernière, Jackie Faherty, chercheur scientifique principal et responsable pédagogique principal au Musée américain d'histoire naturelle, a dirigé une équipe de chercheurs qui ont reçu du temps sur JWST pour étudier 12 naines brunes.

Parmi ceux-ci se trouvait CWISEP J193518.59–154620.3 (ou W1935 en abrégé) – une naine brune froide située à 47 années-lumière qui a été co-découverte par Backyard Worlds:Planet 9, le bénévole scientifique Dan Caselden et l'équipe CatWISE de la NASA. W1935 est une naine brune froide avec une température de surface d'environ 400° Fahrenheit. La masse de W1935 n'est pas bien connue, mais elle se situe probablement entre six et 35 fois la masse de Jupiter.

Après avoir examiné un certain nombre de naines brunes observées avec JWST, l'équipe de Faherty a remarqué que W1935 ressemblait à une exception frappante :elle émettait du méthane, quelque chose qui n'a jamais été vu auparavant sur une naine brune.

"Le méthane est attendu sur les planètes géantes et les naines brunes, mais nous le voyons généralement absorber la lumière et non briller", a déclaré Faherty, l'auteur principal de l'étude. "Au début, nous étions confus quant à ce que nous voyions, mais cela s'est finalement transformé en une pure excitation face à la découverte."

La modélisation informatique a révélé une autre surprise :la naine brune présente probablement une inversion de température, un phénomène dans lequel l'atmosphère se réchauffe avec l'altitude. Des inversions de température peuvent facilement se produire sur les planètes en orbite autour des étoiles, mais W1935 est isolée, sans source de chaleur externe évidente.

"Nous avons été agréablement choqués lorsque le modèle a clairement prédit une inversion de température", a déclaré le co-auteur Ben Burningham de l'Université du Hertfordshire. "Mais nous avons également dû déterminer d'où venait cette chaleur supplémentaire dans la haute atmosphère."

Pour enquêter, les chercheurs se sont tournés vers notre système solaire. En particulier, ils ont examiné des études sur Jupiter et Saturne, qui montrent toutes deux des émissions de méthane et des inversions de température. La cause probable de cette caractéristique sur les géants du système solaire est les aurores boréales. L'équipe de recherche a donc supposé qu'elle avait découvert ce même phénomène lors de W1935.

Les planétologues savent que l'un des principaux moteurs des aurores sur Jupiter et Saturne sont les particules à haute énergie du soleil qui interagissent avec les champs magnétiques et l'atmosphère des planètes, chauffant les couches supérieures. C’est aussi la raison des aurores que l’on voit sur Terre, communément appelées aurores boréales ou australes car elles sont plus extraordinaires près des pôles. Mais sans étoile hôte pour W1935, un vent solaire ne peut pas contribuer à l'explication.

Il existe une raison supplémentaire séduisante à l’origine des aurores dans notre système solaire. Jupiter et Saturne ont des lunes actives qui éjectent occasionnellement de la matière dans l'espace, interagissent avec les planètes et améliorent l'empreinte aurorale sur ces mondes. La lune de Jupiter, Io, est le monde le plus volcaniquement actif du système solaire, crachant des fontaines de lave à des dizaines de kilomètres de hauteur, et la lune de Saturne, Encelade, éjecte de ses geysers de la vapeur d'eau qui gèle et bout simultanément lorsqu'elle atteint l'espace.

D'autres observations sont nécessaires, mais les chercheurs pensent qu'une explication de l'aurore de W1935 pourrait être une lune active, encore à découvrir.

"Chaque fois qu'un astronome pointe JWST vers un objet, il y a une chance de faire une nouvelle découverte époustouflante", a déclaré Faherty. "L'émission de méthane n'était pas sur mon radar lorsque nous avons lancé ce projet, mais maintenant que nous savons qu'elle peut être là et que son explication est si séduisante, je suis constamment à l'affût. Cela fait partie de la façon dont la science avance."