Астрономи відкрили вибухонебезпечний токсичний газ в атмосфері давньої зірки

Астрономи вперше виявили фосфін в атмосфері коричневого карлика Вовк 1130C — відкриття, яке здивувало наукову спільноту після низки марних спроб знайти цей газ на інших подібних об’єктах. Дані, отримані за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST).

Фосфор є одним із шести ключових елементів, необхідних для життя на Землі. У сполуці з воднем він утворює фосфін (PH₃) — вибухонебезпечний і токсичний газ, присутній у атмосферах Юпітера та Сатурна. На Землі його джерелом є розкладання органічних речовин у болотистих умовах, тому фосфін вважають потенційним біосигнатурним маркером. Команда під керівництвом професора астрофізики Каліфорнійського університету в Сан-Дієго Адама Бергассера повідомила про відкриття фосфіну у стародавньому, холодному коричневому карлику Вовк 1130C у журналі Sci­ence.

Фосфін вдалося виявити завдяки високій чутливості JWST, здатного аналізувати спектри навіть дуже тьмяних небесних тіл. Парадокс полягає в тому, що газ, який теоретично мав би бути звичним у таких об’єктах, раніше не вдавалося зафіксувати. «Наш проєкт Arcana of the Ancients спрямований на дослідження старих, бідних на метали коричневих карликів, аби перевірити наші моделі атмосферної хімії. Розв’язати проблему фосфіну було одним із наших перших завдань», — пояснив Бергассер. За словами співавтора Сема Байлера з Трініті-коледжу (Дублін), попередні спостереження JWST суперечили теорії, доки команда не звернулася до Вовка 1130C.

Схематичне зображення потрійної системи Вольф 1130ABC, що складається з червоного карлика Вольф 1130A (l), його близького і компактного супутника-білого карлика Вольф 1130B © та віддаленого коричневого карлика Вольф 1130C ®. Три компоненти цієї системи показані у масштабі, що відповідає їхнім відносним розмірам. Джерело: Адам Бургассер

Система Вовк 1130ABC розташована за 54 світлові роки від Сонця у сузір’ї Лебедя. Коричневий карлик Вовк 1130C обертається навколо тісної подвійної системи — холодної червоної зорі (Вовк 1130A) і масивного білого карлика (Вовк 1130B). На відміну від інших подібних об’єктів, у спектрі Вовка 1130C чітко проявилися лінії фосфіну. Використовуючи метод зворотного атмосферного моделювання, доцентка астрономії Університету штату Сан-Франциско Ейлін Гонсалес визначила, що концентрація фосфіну становить близько 100 частин на мільярд — саме стільки передбачали теоретичні розрахунки.

Дослідники припускають, що присутність фосфіну може пояснюватися низьким вмістом металів у атмосфері цього карлика, що змінює його хімічну рівновагу. За таких умов фосфор не зв’язується з киснем, утворюючи інші сполуки, а залишається доступним для формування фосфіну. Інша гіпотеза полягає в тому, що фосфор міг потрапити в атмосферу Вовка 1130C унаслідок давніх термоядерних вибухів на білому карлику Вовк 1130B, які здатні розкидати елементи у навколишній простір. Як зазначає Бергассер, розуміння фосфінової хімії у середовищах, де життя неможливе, є ключем до того, щоб у майбутньому використовувати цей газ як орієнтир у пошуку життя на землеподібних планетах поза Сонячною системою.