使用美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜的天文学家发现了一颗褐矮星，其红外线发射来自甲烷，这可能是由于其高层大气中的能量。这是一个意想不到的发现，因为褐矮星W1935是冷的，没有主星;因此，高层大气能量没有明显的来源。研究小组推测，甲烷排放可能是由于产生极光的过程造成的。
这些发现将在新奥尔良举行的美国天文学会第243次会议上发布。
为了帮助解释甲烷红外线发射的奥秘，研究小组转向了我们的太阳系。排放中的甲烷是木星和土星等气态巨行星的共同特征。为这种发射提供动力的高层大气加热与极光有关。
在地球上，当从太阳吹入太空的高能粒子被地球磁场捕获时，就会产生极光。它们沿着地球两极附近的磁力线倾泻到我们的大气层中，与气体分子碰撞并产生诡异的、跳舞的光幕。木星和土星具有相似的极光过程，涉及与太阳风的相互作用，但它们也从附近的活跃卫星和土卫二等活跃的卫星中获得极光贡献。
对于像W1935这样孤立的褐矮星来说，没有恒星风来促进极光过程并解释高层大气中甲烷排放所需的额外能量是一个谜。研究小组推测，木星和土星的大气现象等未解释的内部过程，或与星际等离子体或附近活跃卫星的外部相互作用可能有助于解释排放。
极光的发现就像一个侦探故事。由纽约美国自然历史博物馆的天文学家杰基·法赫蒂领导的一个团队获得了使用韦伯望远镜调查12颗冷褐矮星的时间。其中包括W1935 - 一个由公民科学家Dan Caselden发现的物体，他与Backyard Worlds Zooniverse项目合作 - 以及W2220，一个使用NASA的宽视场红外勘测探测器发现的物体。
韦伯详细地揭示了W1935和W2220在组成上几乎是彼此的克隆。它们还具有相似的水、氨、一氧化碳和二氧化碳的亮度、温度和光谱特征。一个引人注目的例外是，W1935显示出甲烷的排放，而不是在W2220上观察到的预期吸收特征。这是在韦伯特有的敏感度的独特红外波长下看到的。
“我们预计会看到甲烷，因为甲烷遍布这些褐矮星。但我们看到的不是吸收光，而是相反：甲烷在发光。我的第一个想法是，这到底是怎么回事?为什么甲烷排放物会从这个物体中排出?“Faherty说。
该团队使用计算机模型来推断排放背后的原因。建模工作表明，W2220在整个大气中具有预期的能量分布，随着高度的增加而变冷。另一方面，W1935 的结果令人惊讶。最好的模型倾向于温度反转，大气随着高度的增加而变暖。
“这种温度反转确实令人费解，”来自英国赫特福德大学的合著者、这项工作的首席建模师Ben Burningham说。“我们已经在附近有一颗恒星可以加热平流层的行星上看到过这种现象，但是在一个没有明显外部热源的物体上看到它是疯狂的。
为了寻找线索，该团队在我们自己的后院寻找太阳系的行星。这些气态巨行星可以作为在40光年外的W1935大气层中所看到的事物的代理。
研究小组意识到，在木星和土星等行星中，温度反转很突出。目前仍在进行工作来了解其平流层加热的原因，但太阳系的主要理论涉及极光的外部加热和来自大气深处的内部能量传输。
这不是第一次用极光来解释褐矮星的观测。天文学家已经探测到来自几颗较暖的褐矮星的无线电发射，并援引极光作为最可能的解释。使用凯克天文台等地面望远镜进行搜索，以寻找这些发射无线电的褐矮星的红外特征，以进一步描述这种现象，但没有定论。
W1935是太阳系外第一个具有甲烷排放特征的极光候选者。它也是太阳系外最冷的极光候选者，有效温度约为400华氏度，比木星高出约600华氏度。
在我们的太阳系中，太阳风是极光过程的主要贡献者，像木卫一和土卫二这样的活跃卫星分别在木星和土星等行星中发挥作用。W1935完全没有伴星，因此恒星风无法促成这一现象。活跃的卫星是否可能在W1935的甲烷排放中发挥作用还有待观察。
“有了W1935，我们现在有了太阳系现象的壮观延伸，没有任何恒星辐射来帮助解释，”Faherty指出。“有了韦伯，我们可以真正'打开引擎盖'的化学成分，并解开太阳系之外的极光过程的相似或不同之处，”她补充道。
