作者:金凤 来源:科技日报 发布时间:2025/10/3 18:05:42
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首次发现!天文学家在太阳系外天体上清晰探测到磷化氢

 

磷与氢形成的磷化氢,是一种可能的生命标识分子。在太阳系内,它存在于地球、木星和土星大气中,但在太阳系外的褐矮星和气态巨行星中,磷化氢还一直没有被探测到。

10月3日,美国加州大学圣迭戈分校天文学和天体物理学教授亚当·伯加瑟领衔的国际研究团队在国际学术期刊《科学》刊发论文称,团队在一颗古老的冷褐矮星“Wolf 1130 C”的大气中探测到磷化氢。

詹姆斯·韦伯太空望远镜对Wolf 1130 C(浅蓝线)和典型褐矮星(灰线)的红外光谱观测对比。彩色波段突出显示了这些光谱中与水、甲烷、二氧化碳、一氧化碳和磷化氢相关的分子吸收特征,其中磷化氢仅出现在Wolf 1130 C 的光谱中。右侧放大的面板突出显示了磷化氢产生的吸收带,该面板比较了Wolf 1130 C(浅蓝线)和纯磷化氢(绿线)的光谱。图片来源:亚当·伯加瑟

在距离太阳54光年的天鹅座天区恒星系统Wolf 1130 ABC中,褐矮星Wolf 1130 C沿着宽轨道围绕一个紧密的双星系统运行,该系统由一颗红矮星Wolf 1130 A和一颗大质量白矮星Wolf 1130 B组成。由于其金属丰度比太阳低很多,Wolf 1130 C一直是褐矮星领域的天文学家重点研究的目标。

此次研究中,科研团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜探测Wolf 1130 C的大气时,在其红外光谱数据中发现磷化氢,团队通过使用大气反演的建模技术,确定了Wolf 1130 C中分子的丰度。数据显示,磷化氢以约千万分之一的理论预测丰度存在于Wolf 1130 C的大气中。

Wolf 1130 ABC 三星系统的示意图,由红矮星 Wolf 1130 A、其近距离致密白矮星伴星Wolf 1130 B,以及遥远的褐矮星 Wolf 1130 C 组成。该系统的三个成员星按其相对大小缩放显示,并与左侧的太阳图像进行比较。图片来源:亚当·伯加瑟

为什么磷化氢存在于这颗褐矮星的大气中?论文的作者之一、南京大学副教授张曾华介绍,一种可能性是Wolf 1130 C大气中的低金属丰度改变了其潜在的化学性质。在正常条件下,磷可能被束缚在另一种分子中,如三氧化二磷。而在Wolf 1130 C的贫金属大气中,没有足够的氧来占据磷,使磷化氢能够从丰富的氢中形成。

另一种可能性是磷是在Wolf 1130 ABC系统中局部产生的,特别是由其白矮星Wolf 1130 B产生的。白矮星是恒星完成氢聚变后留下的致密残核。当它们在表面吸积物质时,可能会发生失控的核反应,天文学家将其称为新星。虽然在最近的历史中没有看到Wolf 1130 ABC系统中有此类事件的证据,但新星通常有数千年到数万年的爆发周期。早期未被观察到的爆发可能留下了磷污染的痕迹。

 
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