天文學家於「意外」褐矮星大氣中發現矽甲烷,揭示早期宇宙化學奧秘

编辑者: Uliana S.

天文學家近期利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)的先進紅外線觀測能力,在距離地球約 50 光年的天秤座星座中,於一顆被暱稱為「意外」(The Accident)的褐矮星「WISEA J153429.75-104303.3」大氣中,首次偵測到矽甲烷(SiH₄)的存在。這項劃時代的發現不僅填補了科學界對此類次恆星天體大氣化學組成的認知空白,更為理解早期宇宙的化學環境提供了關鍵線索。

「意外」褐矮星最初由公民科學家丹·卡塞爾登(Dan Caselden)透過「後院世界」(Backyard Worlds Zooniverse)計畫於 2020 年發現,其獨特的高自行運動和紅外線特徵引起了科學家的注意。後續觀測確認其為最冷的 Y 型褐矮星之一,大氣溫度低於 1,300 K。此次透過 JWST 的觀測,成功在「意外」的稀薄大氣中捕捉到矽甲烷的訊號。這項發現之所以重要,是因為矽甲烷是一種在富氧環境中較難存在的化合物,其在「意外」褐矮星大氣中的出現,暗示了該天體形成時的環境可能相對缺氧,這與早期宇宙的化學組成特徵相符。

矽甲烷在行星科學中被視為形成矽酸鹽雲的關鍵前驅物,但此前在太陽系內行星(如木星和土星)以及其他褐矮星或系外行星的大氣中均未曾被偵測到。科學家推測,在金屬含量較高的環境中,矽原子會與氧結合形成矽酸鹽雲,並沉降至大氣深處,因此難以被觀測。然而,「意外」褐矮星的形成時間可追溯至 10 至 120 億年前,當時宇宙中的重元素含量較低,使得矽原子得以與氫結合形成較輕的矽甲烷分子,並存在於大氣上層。這項發現證實了科學家長期以來的理論模型,即矽甲烷在特定化學條件下是矽酸鹽雲形成的重要環節。

此研究不僅加深了我們對褐矮星形成與演化的理解,也對系外行星大氣的研究具有廣泛的啟示意義。它突顯了公民科學在天文發現中的重要價值,並為未來探索宇宙早期化學環境和行星形成機制開闢了新的途徑。科學家們也計劃尋找更多類似的古老、低金屬含量的褐矮星,以驗證矽甲烷的存在是否為這類天體的普遍特徵,並進一步完善行星大氣模型的預測能力。

來源

  • Asianet News Network Pvt Ltd

  • The Enigmatic Brown Dwarf WISEA J153429.75-104303.3 (aka "The Accident")

  • The cool brown dwarf Gliese 229 B is a close binary

  • A resolved outflow of matter from a brown dwarf

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