天文学者たちは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用して、褐色矮星ウルフ1130Cの大気中にホスフィンガスを発見しました。この発見は、カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者主導のもので、類似の天体ではホスフィンが存在しなかったため、期待に反するものです。この検出は、低金属環境でのリン化学についての洞察を明らかにする可能性があります。
ホスフィン（PH3）は、リンを水素と結合させる高度に毒性があり爆発性のガスで、地球上の生命に不可欠な元素の一つであり、嫌気性生命の潜在的なバイオシグネチャです。木星と土星の大気中や地球上の有機物の分解から自然に発生しますが、理論的な予測にもかかわらず、系外惑星や褐色矮星では見つかっていませんでした。
カリフォルニア大学サンディエゴ校の天文学・天体物理学教授アダム・バーガッサーが率いるチームは、冷たく古い褐色矮星ウルフ1130Cの大気中にホスフィンを検出しました。この発見は、2025年にScience誌に掲載されました（DOI: 10.1126/science.adu0401）。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）を使用して、このような暗く低温の天体を詳細に分析できる初の機器で、研究者たちはホスフィンからの強い赤外線信号を観測しました。
ウルフ1130Cは、はくちょう座に位置する54光年離れた三重星系の一部で、二重星の周りを公転しています：冷たい赤色星（ウルフ1130A）と密度の高い白色矮星（ウルフ1130B）。この褐色矮星は、時には「失敗した星」と呼ばれ、水素とヘリウムより重い元素である金属を太陽よりはるかに少なく含んでおり、原始的な宇宙化学の重要な実験室となっています。
JWSTで観測された他の褐色矮星やガス惑星型系外惑星にホスフィンが存在しないことが驚きです。「JWST以前は、系外惑星や褐色矮星の大気中にホスフィンが豊富であると予想され、これらの源で存在する乱流混合に基づく理論的予測に従っていました」と、共同著者のサム・ベイラー（トリニティ・カレッジ・ダブリン博士研究員）は述べました。「JWSTで得られたすべての観測が理論的予測に挑戦してきました—ウルフ1130Cを観測するまでです。」
サンフランシスコ州立大学の助教授イーリーン・ゴンザレスは、大気回収モデリングを使用して、ホスフィンの豊かさが約100 ppbであることを確認しました。一つの仮説は、金属が枯渇した大気がリンに結合するのに十分な酸素を欠いており、豊富な水素とホスフィンを形成することを可能にしているというものです。もう一つの仮説は、白色矮星ウルフ1130Bからの過去の新星イベントによる局所的な生成で、周囲をリンで豊かにする可能性があります。
チームのプログラム「Arcana of the Ancients」は、古く金属貧困の褐色矮星を対象に大気化学をテストします。「ホスフィンの問題を理解することが最初の目標の一つでした」とバーガッサーは述べました。今後のJWSTによる類似天体の観測がこれらのアイデアをテストします。この研究はNASA/STScI（NAS 5-03127およびAR-2232）とHeising-Simons財団の支援を受け、銀河内のリンの起源と惑星大気中の役割を明らかにし、地球外生命の探査を支援する可能性があります。