Nains bruns: Trop petit pour être des étoiles, trop gros pour être des planètes.
Seule découverte dans les années 1990, ces objets cosmiques intermédiaires ne sont pas assez grands pour brûler aussi chauds et brillants qu'une véritable étoile, au lieu de dégager généralement une lueur plus faible.
Dans de nouvelles recherches publiées dans Scienceune équipe d'astronomes rapporte la détection d'une substance surprenante dans un nain brun connu sous le nom de Wolf 1130C: un produit chimique appelé phosphine, qui a été au centre de revendications controversées pour des preuves de vie sur Vénus.
Cependant, la présence de phosphine dans l'atmosphère turbulente et inhospitalière d'un nain brune montre que notre compréhension du cycle de vie de cette petite molécule simple est incomplète – et jette le doute sur l'idée qu'elle peut être considérée comme une « biosignature » de la vie extraterrestre.
Que sont les nains bruns?
Comme les vraies étoiles, les nains bruns sont formés à partir de nuages de gaz effondrés dans l'espace. Le gaz se réchauffe lorsqu'il tombe vers l'intérieur, mais dans un nain brun, il ne devient jamais assez chaud pour déclencher la fusion de l'hydrogène en hélium, qui alimente les étoiles.
Mais tant que le nuage de gaz est au moins 13 fois plus lourd que Jupiter, il deviendra assez chaud pour fusionner un type d'hydrogène légèrement plus lourd appelé deutérium. Cette fusion s'épuisera assez rapidement en termes astrophysiques, après 1 et 100 millions d'années.
Cependant, l'effondrement gravitationnel et la fusion créent une énorme quantité de chaleur dans le noyau du nain brun. Cela crée une boucle de convection: le gaz près du noyau se réchauffe et monte, transférant la chaleur aux niveaux supérieurs avant de refroidir et de retomber.
Les nains bruns sont beaucoup plus frais que les étoiles. La surface des plus jeunes et des plus grandes peut atteindre jusqu'à 2 000 ° C, mais les plus froides sont proches de la température ambiante.
Une fois que la chaleur du noyau atteint les couches de surface du nain brune, il rayonne dans l'espace principalement sous forme de photons de lumière infrarouge.
Les longueurs d'onde infrarouges sont difficiles à observer avec les télescopes au sol, mais les télescopes spatiaux tels que le télescope spatial James Webb (JWST) ont une meilleure vue. Cela nous donne un meilleur aperçu des nains bruns.
Que se passe-t-il avec la phosphine?
Des réactions et des processus chimiques intéressants se produisent dans les nains bruns, d'une manière qu'ils ne le font pas dans les étoiles chaudes.
Pour les nains bruns à proximité, JWST peut observer les résultats de ces processus chimiques. Il le fait en recherchant les « codes à barres » de chaque molécule, des motifs spécifiques de lignes sombres dans le spectre de la lumière émise par le nain brun.
La phosphine est une molécule simple avec un atome de phosphore et trois atomes d'hydrogène.
En 2020, certains scientifiques pensaient avoir détecté sa signature spectrale dans l'atmosphère de Vénus. Les conditions sur Vénus signifient que la phosphine devrait être détruite assez rapidement là-bas, donc détecter que cela signifierait que quelque chose faisait beaucoup de phosphine.
Sur Terre, la phosphine n'est présente qu'en raison de la vie, et donc la phosphine a été largement explorée comme un signe potentiel de vie. Donc, la détection potentielle sur Vénus était des trucs passionnants.
Mais creusez sous les titres et il est plus subtil. La phosphine se trouve dans les atmosphères de Jupiter et Saturne, et personne ne propose la vie dans les nuages de ces planètes.
La raison en est que nous comprenons comment la phosphine peut être créée et survivre dans les niveaux inférieurs de l'atmosphère sur ces planètes. Ensuite, il relève à la surface où il est rapidement détruit, mais pas avant de voir sa signature spectrale.
Qu'en est-il de la phosphine dans les nains bruns?
Qu'arrive-t-il à la phosphine dans des systèmes plus chauds ou plus grands, tels que les nains bruns et les exoplanètes Jupiter chauds?
Selon certains modèles, nous devrions voir des quantités importantes de phosphine ici. Mais des observations JWST plus tôt, en regardant 23 naines brunes avec des températures entre 100 ° C et 700 ° C, n'ont trouvé pas de phosphine.
Pourtant, l'observation récente de la phosphine sur le loup nain brun 1130C (température d'environ 320 ° C) correspond très bien aux modèles. Pourquoi?
Les chercheurs derrière la nouvelle étude ne sont pas encore sûrs. Leur meilleure supposition est que cela pourrait avoir quelque chose à voir avec le fait que Wolf 1130C est ancien et contient de faibles concentrations de métaux.
À ce stade, ils concluent par une déclaration simple: il n'y a pas de modèle cohérent qui explique les quantités de phosphine que nous voyons sur Jupiter, Saturne, Wolf 1130C, autres nains bruns et atmosphères géantes du gaz d'exoplanet. Sans une meilleure compréhension, l'utilisation de la phosphine comme biosignature est discutable.
Il y avait donc peut-être de la phosphine sur Vénus après tout, mais la cause était une chimie ou une physique inconnue, pas une biologie. La vie extraterrestre reste l'hypothèse du dernier recours.
