|
Фосфин обнаружен в атмосфере коричневого карлика
|
|
|
|
В последнее время фосфин вызвал настоящий ажиотаж в астрономическом мире. Во многом это было связано с его обнаружением (до сих пор горячо обсуждаемым) в атмосфере Венеры. В то время как единственный известный способ получения фосфина на планетах земной группы, таких как Венера, связан с каким—либо биологическим происхождением, он относительно распространен среди крупных газовых гигантов и даже "коричневых карликов" - вышедших из строя звезд, которые крупнее Юпитера, но недостаточно велики, чтобы начать свой собственный процесс синтеза водорода.
|
|
|
|
Ранее мы еще не видели фосфин в атмосфере коричневого карлика в других солнечных системах, но в новой статье группы исследователей, доступной на сервере препринтов arXiv, были использованы данные, собранные космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST), чтобы впервые обнаружить его. Они также осознали механизм, из—за которого его было так трудно обнаружить в первую очередь, - металличность объекта.
|
|
|
|
Металличность - очень распространенное понятие в астрономии, но оно противоречит тому, что можно было бы считать общепринятым употреблением этого слова. В химии "металлы" - это определенные химические элементы с очень специфическими характеристиками. Однако в астрономии металличность звезды (или несостоявшейся звезды) определяется количеством элементов, отличных от водорода и гелия, которые в ней присутствуют.
|
|
|
|
|
|
|
У очень старых звезд "металличность" ниже, поскольку процесс образования элементов, занимающих более высокое положение в периодической таблице, чем гелий, связан со взрывом звезды предыдущего поколения в виде сверхновой. Таким образом, по крайней мере, обычно, чем старше звезда, тем ниже ее металличность. Наше собственное солнце обладает относительно высокой металличностью, но в "толстом диске" галактики есть несколько звезд и коричневых карликов, которые намного старше и имеют более низкий уровень металличности.
|
|
|
|
Команда исследователей использовала прибор NIRSpec на JWST для наблюдения за одним из этих коричневых карликов в плотном диске — Wolf 1130C. Когда они изучили его спектральный профиль, то обнаружили четкий сигнал поглощения с центром около 4,3 мкм — как раз там, где ожидается присутствие фосфина. Так почему же он не был обнаружен раньше вокруг других подобных объектов?
|
|
|
|
Юпитер и Сатурн богаты фосфином — на самом деле, их содержание фосфора, по оценкам, в 5-16 раз превышает уровень, обнаруженный на нашем и без того богатом металлами солнце. Мы можем четко видеть сигнал о наличии фосфина благодаря тому факту, что в верхних слоях их атмосферы отсутствует мешающий фактор — углекислый газ. CO2 обладает чрезвычайно сильными линиями поглощения в той же точке спектра, что и фосфин, и может легко подавлять более слабый сигнал, связанный с менее распространенным соединением.
|
|
|
|
Верхние слои атмосферы Юпитера и Сатурна не очень теплые, поэтому большая часть присутствующего в них углерода связана с метаном (CH4), а не с CO2. Метан имеет другую спектральную характеристику и, следовательно, не влияет на поглощение фосфина так, как это делает углекислый газ.
|
|
|
|
Однако у коричневых карликов, таких как Wolf 1130C, которые, по оценкам, в 44 раза больше Юпитера, верхние слои атмосферы намного теплее, отчасти из-за того, что в их ядре происходит некоторый термоядерный синтез, обычно дейтерия. Эта повышенная температура способствует образованию углекислого газа — по крайней мере, в звездах с высокой металличностью. Сигнал о присутствии фосфина на Wolf 1130C был таким четким, потому что, учитывая его низкую металличность, он содержал незначительное количество углекислого газа по сравнению с другими звездами. По сути, дело не в том, что фосфина нет в коричневых карликах, а в том, что сигнал, показывающий его присутствие, был подавлен гораздо более сильным сигналом более распространенного элемента.
|
|
|
|
Исследователи пошли еще дальше и доказали, что фосфин был получен Wolf 1130C не просто от одной из двух звезд-компаньонов в ее трехзвездной системе. Они подтвердили, что он образовался в самом коричневом карлике и переместился во внешнюю атмосферу, где его можно обнаружить. Это также означает, что другие коричневые карлики с низкой металличностью должны иметь такие же фосфиновые признаки — теория, которая может быть проверена дальнейшими наблюдениями.
|
|
|
|
Это имеет очевидное значение для поиска фосфина в других мирах. Хотя никто не утверждает, что фосфин на газовом гиганте или коричневом карлике по своей природе не является чисто химическим веществом, тот факт, что линия поглощения этого соединения так тесно связана с линией поглощения гораздо более распространенного соединения (CO2), которое не является биосигнатурой, делает его использование в качестве биосигнала гораздо более эффективным. трудный.
|
|
|
|
Тот факт, что в атмосфере Венеры содержится много углекислого газа, также еще больше усложняет предыдущие выводы. Поскольку исследователи продолжают стремиться к поиску новых и более совершенных биосигналов, это исследование фосфина должно помочь умерить их ожидания и заставить их еще раз взглянуть на данные, чтобы убедиться, что они видят то, что, по их мнению, они видят.
|
|
|
|
Источник
|
