Astronomowie dokonali przełomowego odkrycia, które rzuca nowe światło na chemię atmosfer gazowych olbrzymów. W atmosferze jednego z najstarszych znanych brązowych karłów – obiektu nazwanego „The Accident” – po raz pierwszy wykryto obecność silanu, cząsteczki odgrywającej kluczową rolę w procesie powstawania chmur.
Wspieraj Puls Kosmosu na Patronite.pl
Silan, czyli związek krzemu i wodoru, od dawna był przewidywany przez modele jako istotny składnik atmosfer Jowisza i Saturna. Jednak przez dziesięciolecia pozostawał niewykrywalny – zarówno w Układzie Słonecznym, jak i w badaniach tysięcy atmosfer egzoplanet oraz innych brązowych karłów. Dopiero wspólne obserwacje z teleskopu Gemini South w Chile oraz Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba pozwoliły dostrzec jego wyraźny ślad w niezwykłym, starożytnym obiekcie oddalonym o około 50 lat świetlnych od Ziemi.
Czym są brązowe karły?
Brązowe karły zajmują miejsce pomiędzy planetami a gwiazdami. Są zbyt masywne, by uznać je za planety, ale zbyt lekkie, by podtrzymywać reakcje termojądrowe, które napędzają gwiazdy. „The Accident” wyróżnia się nawet na tle tej nietypowej klasy obiektów. Łączy cechy młodych, gorących brązowych karłów z właściwościami zimnych i bardzo starych. To sprawia, że jest jedyny w swoim rodzaju i przez długi czas pozostawał niezauważony.
Przypadek, który zmienił naukę
Obiekt został odkryty w 2020 roku przez amatora w ramach projektu nauki obywatelskiej Backyard Worlds: Planet 9. Nietypowy profil świetlny wzbudził zainteresowanie profesjonalnych astronomów, którzy do dalszych badań wykorzystali najpotężniejsze instrumenty naziemne i kosmiczne.
Pierwsze obserwacje wykonano w podczerwieni za pomocą teleskopu Gemini South, działającego w ramach międzynarodowego obserwatorium Gemini, koordynowanego przez amerykański ośrodek NOIRLab. Pomiar ten, choć bardzo trudny z uwagi na niską jasność obiektu, dostarczył danych niezbędnych do zaplanowania późniejszych badań spektroskopowych przeprowadzonych już przy pomocy teleskopu Webba.
Zaskakujący wynik
Analiza danych z JWST wykazała jednoznaczne ślady silanu. Odkrycie to nie tylko potwierdziło przewidywania teoretyczne dotyczące roli tej cząsteczki w formowaniu chmur, ale też pozwoliło lepiej zrozumieć, jak wiek i historia kosmiczna wpływają na skład atmosfer planet i brązowych karłów.
Gdy „The Accident” powstawał 10–12 miliardów lat temu, Wszechświat był młody i ubogi w cięższe pierwiastki. W jego atmosferze dominowały wodór i hel, a także niewielkie ilości krzemu. W takich warunkach krzem łatwiej wiązał się z wodorem, tworząc lekką cząsteczkę silanu, zdolną do unoszenia się w górne warstwy atmosfery.
W przypadku planet powstałych znacznie później, takich jak Jowisz czy Saturn, sytuacja wygląda inaczej. W młodszym Wszechświecie było więcej tlenu, dlatego krzem wiązał się przede wszystkim z nim, tworząc cięższe związki, które opadają w głąb atmosfery, pozostając niewidoczne dla teleskopów.
Znaczenie odkrycia
„The Accident” pokazuje, jak bardzo różni się chemia atmosfer starych i młodych obiektów. Dla astronomów to cenna wskazówka, że skrajne, nietypowe przypadki mogą odsłaniać procesy zachodzące także w bardziej typowych światach. Odkrycie silanu potwierdza modele powstawania chmur w atmosferach gazowych olbrzymów i dowodzi, że wiek obiektu ma kluczowy wpływ na to, jak wygląda jego skład chemiczny.
Badania tego niezwykłego brązowego karła otwierają nowe perspektywy w zrozumieniu ewolucji planet i atmosfer w skali kosmicznej.