Les astronomes ont découvert du gaz de phosphine dans l'atmosphère de la naine brune Wolf 1130C à l'aide du télescope spatial James Webb. Cette découverte, menée par des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego, défie les attentes car la phosphine était absente des objets similaires. La détection pourrait révéler des insights sur la chimie du phosphore dans des environnements pauvres en métaux.
La phosphine (PH3), un gaz hautement toxique et explosif qui lie le phosphore à l'hydrogène, est l'un des éléments essentiels à la vie sur Terre et un potentiel biosignature pour la vie anaérobie. Elle se produit naturellement dans les atmosphères de Jupiter et de Saturne et à partir de matière organique en décomposition sur Terre, mais elle a été insaisissable dans les exoplanètes et les naines brunes malgré les prédictions théoriques.
Une équipe dirigée par le professeur d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Californie à San Diego, Adam Burgasser, a détecté de la phosphine dans l'atmosphère de la naine brune ancienne et froide Wolf 1130C. Les résultats ont été publiés dans la revue Science en 2025 (DOI : 10.1126/science.adu0401). En utilisant le télescope spatial James Webb (JWST), le premier instrument capable d'une analyse détaillée de tels objets faibles et à basse température, les chercheurs ont observé un fort signal infrarouge provenant de la phosphine.
Wolf 1130C fait partie d'un système triple d'étoiles à 54 années-lumière dans la constellation du Cygne, orbitant autour d'une paire binaire : une étoile rouge froide (Wolf 1130A) et une naine blanche dense (Wolf 1130B). Cette naine brune, parfois appelée 'étoile ratée', contient beaucoup moins de métaux — éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium — que le Soleil, en faisant un laboratoire clé pour la chimie cosmique primitive.
La surprise réside dans l'absence de phosphine dans d'autres naines brunes et exoplanètes géantes gazeuses observées par le JWST. « Avant le JWST, on s'attendait à ce que la phosphine soit abondante dans les atmosphères des exoplanètes et des naines brunes, suivant les prédictions théoriques basées sur le mélange turbulent que nous savons exister dans ces sources », a déclaré le co-auteur Sam Beiler, un chercheur postdoctoral au Trinity College Dublin. « Chaque observation obtenue avec le JWST a défié les prédictions théoriques — jusqu'à ce que nous observions Wolf 1130C. »
La professeure adjointe Eileen Gonzales de la San Francisco State University a utilisé la modélisation de récupération atmosphérique pour confirmer l'abondance de phosphine à environ 100 parties par milliard. Une hypothèse attribue cela à l'atmosphère appauvrie en métaux qui manque d'oxygène suffisant pour lier le phosphore, lui permettant de former de la phosphine avec l'hydrogène abondant. Une autre suggère une production locale de la naine blanche Wolf 1130B par des événements de nova passés, qui pourraient enrichir les environs en phosphore.
Le programme de l'équipe, Arcana of the Ancients, cible les naines brunes anciennes et pauvres en métaux pour tester la chimie atmosphérique. « Comprendre le problème de la phosphine était l'un de nos premiers objectifs », a noté Burgasser. Les observations futures du JWST d'objets similaires testeront ces idées. Ce travail, soutenu par la NASA/STScI (NAS 5-03127 et AR-2232) et la Fondation Heising-Simons, pourrait éclairer les origines du phosphore dans la galaxie et son rôle dans les atmosphères planétaires, aidant à la recherche de vie au-delà de la Terre.