Fosfin son zamanlarda astronomi dünyasında büyük bir heyecana neden oldu. Bu büyük ölçüde Venüs’ün atmosferindeki (hala hararetle tartışılan) tespitinden kaynaklanıyordu. Venüs gibi karasal dünyalarda fosfinin yaratılmasının bilinen tek yolu bir tür biyolojik köken olsa da, daha büyük gaz devleri ve hatta “kahverengi cüceler” (Jüpiter’den daha büyük ancak kendi hidrojen füzyon sürecini başlatacak kadar büyük olmayan başarısız yıldızlar) arasında nispeten yaygındır.
Daha önce, diğer güneş sistemlerinde bulunan bir kahverengi cücenin atmosferinde fosfin görmemiştik, ancak farklı bir grup araştırmacının hazırladığı yeni bir makale şu adreste mevcuttur: arXiv Ön baskı sunucusu, onu bulmak için ilk kez James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından toplanan verileri kullandı. Ayrıca ilk etapta tespit edilmesini bu kadar zorlaştıran mekanizmanın da farkına vardılar: nesnenin metalikliği.
Metaliklik astronomide çok yaygın bir kavramdır, ancak kelimenin yaygın kullanımı olarak düşünülebilecek sezgilere aykırıdır. Kimyada “metaller” çok spesifik özelliklere sahip tanımlanmış kimyasal elementlerdir. Ancak astronomide bir yıldızın (veya başarısız bir yıldızın) metalikliği, içinde hidrojen ve helyum dışındaki elementlerin miktarıyla tanımlanır.
Periyodik tabloda helyumdan daha yüksek elementlerin oluşturulması süreci, bir süpernovada patlayan bir önceki yıldız neslini içerdiğinden, çok eski yıldızlar daha düşük “metalikliklere” sahiptir. Yani, en azından tipik olarak, bir yıldız ne kadar yaşlıysa, metalikliği de o kadar düşük olur. Bizim güneşimiz nispeten yüksek metalikliğe sahiptir, ancak galaksinin “kalın diskinde” çok daha yaşlı ve daha düşük metaliklik seviyelerine sahip bazı yıldızlar ve kahverengi cüceler vardır.
Araştırma ekibi, kalın diskteki kahverengi cücelerden biri olan Wolf 1130C’yi gözlemlemek için JWST üzerindeki NIRSpec cihazını kullandı. Spektral profiline baktıklarında, fosfinin beklendiği yerde, 4,3um civarında merkezlenmiş net bir soğurma sinyali vardı. Peki neden daha önce benzer nesnelerin çevresinde tespit edilmemişti?
Jüpiter ve Satürn bol miktarda fosfine sahiptir; aslında fosfor içeriklerinin, halihazırda metal açısından zengin olan güneşimizde bulunan seviyenin 5 ila 16 katı olduğu tahmin edilmektedir. Üst atmosferlerinde kafa karıştırıcı bir faktör olan karbondioksitin bulunmaması nedeniyle fosfin sinyalini net bir şekilde görebiliyoruz. CO2 Spektrumun fosfin ile aynı noktasında son derece güçlü soğurma çizgileri vardır ve daha az bol bileşiğe atfedilen daha küçük sinyali kolaylıkla bastırabilir.
Jüpiter ve Satürn’de üst atmosfer çok sıcak değildir, bu nedenle mevcut karbonun çoğu metana (CH) bağlıdır.4) CO yerine2. Metanın farklı bir spektral imzası vardır ve bu nedenle karbondioksitin yaptığı gibi fosfin emilimini engellemez.
Bununla birlikte, Jüpiter’in 44 katı büyüklüğünde olduğu tahmin edilen Wolf 1130C gibi kahverengi cücelerin üst atmosferleri çok daha sıcaktır, bunun nedeni kısmen çekirdeklerinde genellikle döteryum olmak üzere bir miktar füzyonun gerçekleşmesidir. Bu artan sıcaklık, en azından yüksek metalikliğe sahip yıldızlarda karbondioksit oluşumuna izin verir. Wolf 1130C’de fosfin sinyali çok açıktı çünkü düşük metalikliği göz önüne alındığında emsallerine kıyasla çok az miktarda karbondioksite sahipti. Temelde bu, kahverengi cücelerde fosfinin bulunmadığı anlamına gelmiyor; bu, onu gösteren sinyalin, daha yaygın bir elementin çok daha güçlü bir sinyali tarafından bastırılmış olmasıdır.
Araştırmacılar bir adım daha ileri giderek fosfinin Wolf 1130C’ye üç yıldızlı sistemdeki iki yoldaş yıldızdan birinden verilmediğini kanıtladılar. Bunun kahverengi cücenin kendisinde yaratıldığını ve tespit edilebileceği dış atmosfere taşındığını doğruladılar. Bu aynı zamanda diğer düşük metalik kahverengi cücelerin de aynı fosfin imzalarına sahip olması gerektiği anlamına gelir; bu, daha fazla gözlemle test edilebilecek bir teoridir.
Bunun diğer dünyalarda fosfin bulma konusunda bariz sonuçları var. Her ne kadar hiç kimse bir gaz devindeki veya kahverengi cücedeki fosfinin doğası gereği saf kimyasaldan başka bir şey olduğunu iddia etmiyor olsa da, bu bileşiğin soğurma çizgisinin çok daha yaygın bir bileşiğin soğurma çizgisine (CO) çok yakından bağlı olduğu gerçeği2) bunun bir biyo-imza olmaması, onun bir biyo-imza olarak kullanılmasını çok daha zor hale getirebilir.
Venüs’ün atmosferinde bol miktarda karbondioksit bulunması da önceki bulguları daha da karmaşık hale getiriyor. Araştırmacılar yeni ve daha iyi biyolojik imzalar bulmak için çabalamaya devam ederken, fosfin üzerine yapılan bu araştırma onların beklentilerini yumuşatmaya yardımcı olacak ve gördüklerini düşündükleri şeyi gördüklerinden emin olmak için verilere tekrar bakmalarını sağlamalı.
