Планета рядом с пульсаром ведёт себя вопреки физике — данные Webb озадачили астрономов
Астрономические открытия нередко удивляют, но иногда они заставляют полностью пересмотреть привычные представления о Вселенной. Экзопланета PSR J2322-2650b стала именно таким случаем: её свойства не вписываются ни в одну из известных моделей. Наблюдения космического телескопа James Webb показали атмосферу, аналогов которой ранее не находили. Об этом сообщает научное сообщество со ссылкой на данные международной исследовательской группы.
Экзопланета у пульсара с экстремальными условиями
PSR J2322-2650b обращается вокруг пульсара — нейтронной звезды, сформировавшейся после катастрофического взрыва массивного светила. Такой объект сочетает массу, сопоставимую с солнечной, и размеры, сравнимые с крупным городом. Пульсар вращается с огромной скоростью и непрерывно испускает мощное излучение, включая гамма-лучи, которые обрушиваются на близлежащую планету и нагревают её поверхность.
Экзопланета находится всего примерно в миллионе миль от своего звёздного остатка. Один полный оборот вокруг пульсара занимает около 7,8 часа. При таких условиях гравитация растягивает тело планеты, придавая ему форму, напоминающую лимон, а температура на освещённой стороне значительно превышает показатели на тёмной.
Атмосфера, нарушающая привычную химию
Масса PSR J2322-2650b близка к массе Юпитера, а температура достигает примерно 1900 градусов. Обычно подобные параметры характерны для горячих газовых гигантов, богатых водородом. Однако данные Webb показали совершенно иную картину, отличную от случаев, когда телескоп фиксировал плотную атмосферу у горячей суперземли.
В атмосфере планеты доминирует молекулярный углерод — в первую очередь соединения C₂ и C₃. Водород присутствует в крайне малых количествах, а кислород и азот почти отсутствуют. Ни одна ранее изученная экзопланета не демонстрировала подобного химического состава.
"Планета вращается вокруг звезды, которая совершенно странная — масса Солнца, но размером с город", — сказал астрофизик из Чикагского университета Майкл Чжан, главный исследователь исследования.
"Это новый тип атмосферы планет, который никто никогда не видел раньше".
Почему стандартные модели не работают
Существующие теории формирования планет предполагают, что газовые гиганты образуются в протопланетных дисках, насыщенных водородом и кислородом. Даже экзопланеты с повышенным содержанием углерода обычно содержат воду или окись углерода. В случае PSR J2322-2650b Webb не обнаружил ни того, ни другого.
"Вместо того, чтобы найти нормальные молекулы, которые мы ожидаем увидеть на экзопланете, таких как вода, метан и углекислый газ, мы увидели молекулярный углерод, в частности C₃ и C₂", — сказал Чжан.
Расчёты показали, что соотношения углерода к кислороду превышают 100, а углерода к азоту — 10 000. Такие значения выходят за пределы предсказаний классической планетарной химии.
Возможное алмазное сердце планеты
Давление внутри планеты может способствовать превращению углерода в твёрдые кристаллы глубоко под поверхностью. В таких экстремальных условиях образование алмазов остаётся возможным, хотя прямые подтверждения пока отсутствуют.
Внутренние модели показывают, что планета, состоящая только из углерода, была бы значительно меньше. Гораздо лучше с наблюдаемыми параметрами согласуется вариант, при котором основную роль играет гелий с примесью углерода.
Потеря водорода и роль излучения
Учёные считают, что водород был утрачен на ранних этапах эволюции планеты. Интенсивное излучение пульсара способно за миллионы лет удалять самые лёгкие элементы. В результате в составе преобладают более тяжёлые газы, такие как гелий и углерод.
Силы, формирующие облик планеты
PSR J2322-2650b вращается всего в одном миллионе миль от пульсара. Сильные приливные силы растягивают планету, вытягивая её массу и создавая лимоноподобную форму. Наблюдаемая разница яркости в ходе орбиты указывает на резкий температурный контраст между сторонами.
Атмосферные модели показывают, что мощные западные ветры перераспределяют тепло по всей поверхности. Быстрая ротация разрушает привычные восточные струйные потоки, формируя иную циркуляцию, что хорошо согласуется с данными Webb.
"Эта система уникальна, потому что мы можем видеть планету, освещённую её звездой-хозяином, но вообще не видеть звезду-хозяина", — сказала Майя Белезнай, аспирант Стэнфордского университета.
"Таким образом, мы получаем действительно нетронутый спектр".
Редкая система "чёрной вдовы"
Астрономы относят PSR J2322-2650b к системам типа "чёрная вдова", где пульсар постепенно лишает компаньона вещества. В большинстве таких систем объекты по составу ближе к звёздам. Здесь же наблюдается исключение, которое не укладывается в привычный сценарий.
Сравнение с другими планетными системами
В отличие от обычных газовых гигантов и ледяных миров Солнечной системы, где ключевую роль играют водород и лёд, PSR J2322-2650b демонстрирует иной путь эволюции. Это подчёркивает, насколько разнообразными могут быть планеты, особенно в экстремальных условиях, отличных от тех, что формировали тела вроде Урана и Нептуна, чья структура обсуждается в контексте каменисто-ледяных гигантов.
Плюсы и минусы изучения экстремальных миров
Изучение подобных экзопланет расширяет границы планетологии и помогает проверить фундаментальные физические и химические теории. В то же время экстремальные условия усложняют интерпретацию данных и требуют осторожности в выводах.
Популярные вопросы о PSR J2322-2650b
Почему эта экзопланета считается уникальной?
Из-за атмосферы, практически полностью состоящей из молекулярного углерода и почти лишённой водорода.
Может ли планета содержать алмазы?
Теоретически да, но прямых доказательств этого пока нет.
Почему её удалось изучить именно сейчас?
Благодаря высокой инфракрасной чувствительности телескопа James Webb.
