15NH3 in the atmosphere of a cool brown dwarf - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Nature Année : 2023

15NH3 in the atmosphere of a cool brown dwarf

David Barrado
Paul Mollière
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Polychronis Patapis
  • Fonction : Auteur
Michiel Min
Pascal Tremblin
Francisco Ardevol Martinez
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Niall Whiteford
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Malavika Vasist
  • Fonction : Auteur
Ioannis Argyriou
Matthias Samland
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Pierre-Olivier Lagage
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Leen Decin
Rens Waters
Thomas Henning
María Morales-Calderón
Manuel Guedel
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Bart Vandenbussche
Olivier Absil
Pierre Baudoz
Anthony Boccaletti
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Jeroen Bouwman
Christophe Cossou
Alain Coulais
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Nicolas Crouzet
René Gastaud
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Alistair Glasse
Adrian M. Glauser
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Inga Kamp
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Sarah Kendrew
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Oliver Krause
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Fred Lahuis
Michael Mueller
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Göran Olofsson
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John Pye
Pierre Royer
Silvia Scheithauer
Ingo Waldmann
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Luis Colina
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Ewine F. van Dishoeck
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Tom Ray
Göran Östlin
Gillian Wright
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Francisco Ardevol Martinez
  • Fonction : Auteur
Adrian Glauser
Ewine van Dishoeck

Résumé

Brown dwarfs serve as ideal laboratories for studying the atmospheres of giant exoplanets on wide orbits as the governing physical and chemical processes in them are nearly identical. Understanding the formation of gas giant planets is challenging, often involving the endeavour to link atmospheric abundance ratios, such as the carbon-to-oxygen (C/O) ratio, to formation scenarios. However, the complexity of planet formation requires additional tracers, as the unambiguous interpretation of the measured C/O ratio is fraught with complexity. Isotope ratios, such as deuterium-to-hydrogen and 14N/15N, offer a promising avenue to gain further insight into this formation process, mirroring their utility within the solar system. For exoplanets only a handful of constraints on 12C/13C exist, pointing to the accretion of 13C-rich ice from beyond the disks' CO iceline. Here we report on the mid-infrared detection of the 14NH3 and 15NH3 isotopologues in the atmosphere of a cool brown dwarf with an effective temperature of 380 K in a spectrum taken with the Mid-InfraRed Instrument of the James Webb Space Telescope. As expected, our results reveal a 14N/15N value consistent with star-like formation by gravitational collapse, demonstrating that this ratio can be accurately constrained. Since young stars and their planets should be more strongly enriched in the 15N isotope, we expect that 15NH3 will be detectable in a number of cold, wide-separation exoplanets.

Dates et versions

hal-04489129 , version 1 (04-03-2024)

Identifiants

Citer

David Barrado, Paul Mollière, Polychronis Patapis, Michiel Min, Pascal Tremblin, et al.. 15NH3 in the atmosphere of a cool brown dwarf. Nature, 2023, 624 (7991), pp.263-266. ⟨10.1038/s41586-023-06813-y⟩. ⟨hal-04489129⟩
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