Webb vindt fosfine in de atmosfeer van een oude bruine dwerg
Astronomen hebben met behulp van de Webb Space Telescope fosfine (PH3) gedetecteerd op Wolf 1130C, een metaalarme bruine dwerg in het drievoudige systeem Wolf 1130ABC.
Wolf 1130ABC bevindt zich op een afstand van 54 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Cygnus – Zwaan.
Dit systeem, ook bekend als LHS 482, Gliese 781 en Ross 1069b, bestaat uit drie componenten: de koele rode dwerg Wolf 1130A, de massieve witte dwerg Wolf 130B en de bruine dwerg 1130C.
Wolf 1130C werd ontdekt in 2013 en volgt een wijde baan om het nauwe dubbelstersysteem van Wolf 1130A en Wolf 1130B.
“Ons astronomieprogramma, Arcana of the Ancients genaamd, richt zich op oude, metaalarme bruine dwergen om ons begrip van de atmosferische chemie te testen”, aldus Adam Burgasser, professor aan de universiteit van Californië in San Diego.
“Het begrijpen van het probleem met fosfine was een van onze eerste doelen.”
In de waterstofrijke atmosferen van gasreuzen zoals Jupiter en Saturnus ontstaat fosfine op natuurlijke wijze.
Wetenschappers hebben daarom al lang voorspeld dat fosfine aanwezig zou moeten zijn in de atmosferen van gasreuzen die rond andere sterren draaien, en in hun zwaardere neven, de bruine dwergen.
Toch is fosfine grotendeels aan detectie ontsnapt, zelfs in eerdere Webb-waarnemingen, wat wijst op problemen met ons begrip van de fosforchemie.
“Vóór Webb werd verwacht dat fosfine overvloedig aanwezig zou zijn in de atmosferen van exoplaneten en bruine dwergen, op basis van theoretische voorspellingen gebaseerd op de turbulente menging waarvan we wetend at deze bronnen bestaan”, aldus dr. Sam Beiler, postdoctoraal onderzoeker aan het Trinity College in Dublin.
Wolf 1130C is een favoriete bron voor astronomen die bruine dwergen bestuderen vanwege de lage concentratie “metalen” – in wezen alle elementen behalve waterstof en helium – vergeleken met de Zon.
In tegenstelling tot andere bruine dwergen ontdekten de auteurs fosfine in Webbs infrarode spectraalgegevens van Wolf 1130C.
Om de implicaties van hun bevindingen volledig te begrijpen, moesten ze de hoeveelheid van dit gas in de atmosfeer van Wolf 1130C kwantificeren.
Om de hoeveelheid molecule in Wolf 1130C te bepalen werd een modelleringstechniek gebruikt die bekend staat als ‘atmospheric retrievals’.
Deze techniek gebruikt de Webb-gegevens om te achterhalen hoeveel van elke moleculaire gassoort zich in de atmosfeer zou moeten bevinden. Het is alsof je een overheerlijk koekje nabootst, terwijl de kok het recept niet wil prijsgeven.
Het zou kunnen dat fosfor onder normale omstandigheden gebonden is aan een ander molecuul, zoals fosfortrioxide, aldus de onderzoekers.
In de metaalarme atmosfeer van Wolf 130C is er niet genoeg zuurstof om fosfor op te nemen, waardoor fosfine kan ontstaan uit de overvloedig aanwezige waterstof.
Een andere mogelijkheid is het overgebleven omhulsel van een ster die klaar is met het fuseren van waterstof.
Een andere mogelijkheid is dat fosfor lokaal is ontstaan in het Wolf 1130ABC-systeem, met name door de witte dwerg Wolf 1130B.
Een witte dwerg s het overgebleven omhulsel van een ster die klaar is met het fuseren van waterstof. Ze hebben zo’n hoge dichtheid dat ze, wanneer ze materiaal op hun oppervlak verzamelen, onbeheerste kernreacties kunnen ondergaan, die we detecteren als nova’s.
Hoewel astronomen in de recente geschiedenis geen bewijs hebben gezien van dergelijke gebeurtenissen in het Wolf 1130ABC-systeem, hebben nova’s doorgaans uitbarstingen van duizenden tot tienduizenden jaren.
Dit systeem is al iets meer dan een eeuw bekend, en vroege, ongeziene uitbarstingen zouden een erfenis van fosforvervuiling kunnen hebben achtergelaten.
Begrijpen waarom deze ene bruine dwerg een duidelijke fosfinesignatuur vertoont, kan leiden tot nieuwe inzichten in de synthese van fosfor in de Melkweg en de chemie ervan in planetaire atmosferen.
Inzicht in de fosforchemie in de atmosferen van bruine dwergen waar we geen leven verwachten, is cruciaal als we dit molecuul willen gebruiken in de zoektocht naar leven op aardse planeten buiten ons zonnestelsel”, aldus de onderzoekers.
Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Science.
Artikel: Adam J. Burgasser et al. Observation of undepleted phosphine in the atmosphere of a low-temperature brown dwarf. Science, published online October 2, 2025; doi: 10.1126/science.adu0401
Eerste publicatie: 3 oktober 2025
Bron: sci.news
