На Земле ядовитый газ фосфин возникает в процессе разложения биологических остатков. Исходя из этого, он был добавлен в перечень возможных инопланетных биосигнатур. Особенно вызвало интерес обнаружение фосфина в атмосфере Венеры. Однако его наличие в атмосфере коричневых карликов снизило оптимизм искателей внеземной жизни.
Коричневые карлики (brown dwarves) представляют собой объекты, которые слишком малы, чтобы считаться звездами, и в то же время слишком велики, чтобы быть планетами. Эти промежуточные тела, открытые лишь в 1990-х годах, не обладают достаточной массой для того, чтобы гореть так же ярко и горячо, как настоящие звезды, и вместо этого они излучают мягкое и теплое свечение.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Science, группа астрономов сообщает о находке удивительного вещества в атмосфере коричневого карлика, известного как Wolf 1130 C. Этот объект является частью тройной системы вместе с основной звездой Wolf 1130 A и белым карликом Wolf 1130 B . Тройная система насчитывает не менее 10 миллиардов лет и находится в 54 световых годах от Земли. Из-за своего возраста она может в любой момент коллапсировать в результате одного из умеренно катаклизмических сценариев. Однако внимание астрономов к коричневому карлику Wolf 1130 C привлекло другое обстоятельство. В излучении этого объекта была обнаружена линия химического вещества, известного как фосфин, который стал предметом споров о возможности жизни на Венере.
Обнаружение фосфина в суровой и негостеприимной атмосфере коричневого карлика указывает на то, что наше понимание жизненного цикла этой простой молекулы далеко от завершенности — и ставит под сомнение возможность ее использования в качестве сигнатуры инопланетной жизни.
Что такое коричневые карлики
Как и звезды, коричневые карлики образуются из газовых облаков, которые сжимаются. При падении газа внутрь облака он нагревается, но в коричневом карлике температура никогда не достигает уровня, необходимого для термоядерного синтеза водорода в гелий, который поддерживает тепло «настоящих» звезд.
Однако, если газовое облако имеет массу 13 или более раз тяжелее Юпитера, оно достаточно нагревается, чтобы обычный водород 1H превращался в тяжелый изотоп дейтерий 2H. С астрофизической точки зрения этот «неполноценный» термоядерный процесс завершается довольно быстро, в пределах 100 миллионов лет, зачастую значительно быстрее.
Тем не менее, гравитационный коллапс и синтез дейтерия создают значительное количество тепла в ядре коричневого карлика. Это приводит к образованию конвекционной петли: вещество, находящееся вблизи ядра, нагревается и поднимается вверх, передавая тепло на верхние уровни, прежде чем остыть и снова опуститься.
Коричневые карлики значительно холоднее звезд. Температура поверхности самого молодого и крупного из них может достигать 2000°C, в то время как температура самых холодных из них близка к комнатной.
Когда тепло от ядра доходит до поверхностных слоев коричневого карлика, оно излучается в космос в основном в форме инфракрасного света. Инфракрасные волны сложно наблюдать с помощью наземных обсерваторий, но космические телескопы, такие как «Джеймс Уэбб» (JWST), обеспечивают лучший обзор. Это позволяет астрономам подробнее исследовать коричневых карликов.