詹姆斯·韦伯望远镜揭示遥远棕矮星大气中的神秘气体旋涡

詹姆斯·韦伯太空望远镜于2021年发射，继续提供重大发现。

利用这台最先进的太空望远镜，加州大学圣地亚哥分校的研究团队在一颗名为沃尔夫1130C的冷棕矮星体大气中检测到了磷化氢。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是第一台足够强大，能够如此详细地分析这些遥远而微弱的天体的太空观测站。

探究磷化氢缺失之谜

虽然在沃尔夫1130C上发现磷化氢并不意外，但这一发现为一个持续的宇宙之谜带来了新的启示。科学家们原本预计在其他棕矮星和气态巨行星中也会发现磷化氢。然而，到目前为止，磷化氢似乎一直缺失。

加州大学圣地亚哥分校的天文学和天体物理学教授亚当·伯加瑟在最近的一份新闻声明中说道：“我们的天文学项目叫做‘古代的奥秘’，专注于古老的贫金属棕矮星，以此来检验我们对大气化学的理解。理解磷化氢的问题是我们最初的目标之一。”

木星和土星都具有富含氢的大气，其中自然形成磷化氢。因此，科学家们长期以来认为，类似的行星以及我们太阳系之外的类行星棕矮星中也会存在磷化氢。然而，之前的JWST观测未能在这些天体中发现磷化氢。

“在JWST之前，科学家们认为磷化氢在系外行星和棕矮星的大气中是丰富的，这一观点是基于我们已知的这些天体中存在的湍流混合的理论预测，”共同作者、都柏林三一学院的博士后研究员萨姆·贝勒在声明中解释说。

“我们通过JWST获得的每一次观测结果都挑战了理论预测——直到我们观测到Wolf 1130C为止，”Beiler补充道。

磷化氢分析可能有助于寻找外星生命

在他们发现Wolf 1130C大气中有强烈的磷化氢红外信号后，他们使用计算机建模来确定气体的存在量。他们的分析显示，磷化氢的含量大约为每十亿个分子中有100个单位——这正是预测的数量。这个发现的团队在《科学》杂志上发表了他们的研究成果。

团队认为磷烯可能在Wolf 1130C中被探测到，是因为它的不寻常化学成分。“在正常情况下，磷可能会与其他分子（如三氧化磷）结合，”贝勒说。“在Wolf 1130C的金属贫乏的气氛中，氧气不足以与磷结合，这使得磷烯能够从丰富的氢中形成。”

团队计划通过詹姆斯·韦伯对其他金属贫乏棕矮星的观测来验证这个假设。如果出现相同的模式，这将支持缺乏氧气在Wolf 1130C上起作用的观点。

最终，正如伯加瑟所说，理解棕矮星大气中的磷化氢化学非常重要。这样，我们在寻找太阳系之外的类地世界生命时，才能用到这种分子。