为什么硅是宇宙最常见元素之一,却从未在木星、土星这类气态巨行星大气中发现?也许它们未曾消失,只是难以检测。新研究利用南双子望远镜、韦伯太空望远镜观察被昵称为“意外者”的古老棕矮星,首次从其大气发现“消失的”硅烷特征,将帮助解开这个谜题。
试图对宇宙事物进行分类是人类天性,但有些物体因奇怪特征难归类,比如质量介于最大行星与最小恒星之间的棕矮星,其内部无法维持核融合。
与其他已知棕矮星相比,昵称“意外者(The Accident)”的棕矮星WISE 1534−1043特性显得更不寻常,其相对颜色成分在迄今观测的棕矮星可说独一无二,引起天文学家兴趣。
NOIRLab天文学家Sandy Leggett团队率先展开调查,使用南双子望远镜获取WISE 1534−1043近红外形象;后续研究由NOIRLab天文学家Aaron Meisner接手主导,使用韦伯太空望远镜分析WISE 1534−1043大气构成。
韦伯望远镜的观察结果令人惊讶。

气态巨行星、棕矮星、恒星质量差异。(Source:NOIRLab)
研究团队从WISE 1534−1043大气发现稀有化学物质硅烷(1个硅原子与4个氢原子键合)特征,行星科学家长期以来预测该分子存在气态巨行星,且对云的形成发挥重要作用,但数十年搜查从未证实,直到现在首次于这颗奇特棕矮星身上发现。
WISE 1534−1043距地球约50光年,可能形成于100~120亿年前,当时宇宙主要由氢、氦组成,仅含微量其他元素(包括硅),这项发现表明在WISE 1534−1043这种古老天体中,硅可与氢键结合形成光分子并抵达大气上层,而后期才形成的天体如太阳系木星、土星、其他棕矮星等,硅可能与氧结合形成较重分子,从而沉入大气表面深处,望远镜难以检测它们。
这些数据也证实天文学家对气态巨行星形成方式的预测,同时暗示形成古老天体的环境与近十亿年环境差异多大,木星、土星也没那么奇怪了。
新论文发表在《自然》(Nature)期刊。
(首图来源:NOIRLab)