Рядом с мёртвой звездой нашли мир, который не должен существовать — атмосфера шокировала астрономов

Астрономы заметили объект, который выглядит как планета, весит примерно столько же, сколько Юпитер, и все же ведет себя так, как никто раньше.

Этот странный мир находится опасно близко к мертвой звезде. Его воздух наполнен карбами вместо водяного пара. Облака сажи дрейфуют по его небу. Даже его форма искривлена, растянута гравитацией во что-то ближе к лимону, чем к сфере. Это своего рода находка, которая заставляет ученых останавливаться, смотреть и признавать, что у них нет четкого объяснения.
Об этом сообщает научное издание со ссылкой на данные наблюдений космического телескопа "Джеймс Уэбб".

Познакомьтесь с PSR J2322-2650b

Все известные планеты обладают базовыми свойствами. Газовые гиганты имеют плотную атмосферу, состоящую в основном из водорода. Скалистые планеты содержат кислород, воду или углекислый газ. Этот объект не вписывается ни в одну из привычных категорий и нарушает представления о том, какие экзопланеты способны удерживать атмосферу.

Атмосфера PSR J2322-2650b состоит в основном из гелия и углерода. В ней формируются сажеобразные облака, а экстремальное давление может превращать углерод в кристаллические структуры. Такой химический состав делает планету уникальной среди известных миров.

"Вместо привычных молекул, которые мы ожидаем увидеть на экзопланете — воды, метана или углекислого газа, — мы обнаружили молекулярный углерод, в частности C3 и C2", — сказал главный исследователь проекта Майкл Чжан из Чикагского университета.

Планета рядом с нейтронной звездой

PSR J2322-2650b вращается вокруг нейтронной звезды — сверхплотного остатка массивной звезды после взрыва сверхновой. Масса такого объекта сопоставима с массой Солнца, но его размеры не превышают размеров крупного города.

"Планета обращается вокруг звезды с солнечной массой, но размером с мегаполис. Это тип планетной атмосферы, которого мы никогда раньше не видели", — отметил Чжан.

Такое соседство определяет экстремальные условия на планете и напрямую влияет на ее форму и состав.

Планета, которую можно изучать без сияния звезды

Нейтронные звезды часто проявляют себя как пульсары — быстро вращающиеся объекты, испускающие узкие пучки излучения. Большая часть этого излучения находится в высокоэнергетическом диапазоне, недоступном для телескопа "Джеймс Уэбб".

Из-за этого сам пульсар практически не мешает наблюдениям. Свет планеты выделяется особенно четко, позволяя получить детальный спектр атмосферы по всей орбите и дополнить знания о том, как планеты формируются во Вселенной.

Орбита на грани разрушения

PSR J2322-2650b находится всего в одном миллионе миль от своей звезды. Для сравнения, Земля удалена от Солнца примерно на 100 миллионов миль. Из-за этого год на планете длится всего 7,8 часа.

Мощная гравитация растягивает объект, придавая ему форму, больше похожую на лимон, чем на сферу. Изменения яркости по орбите указывают на постоянную деформацию планеты.

Подобные системы напоминают так называемые "черные вдовы", где пульсар постепенно разрушает своего компаньона потоками частиц и излучением. В большинстве случаев таким компаньоном является малая звезда, однако здесь объект классифицируется как экзопланета.

Как могла появиться такая атмосфера

Единой версии происхождения PSR J2322-2650b пока не существует. Формирование обычной планеты не объясняет столь необычный химический состав. Сценарий разрушения звезды также вызывает сомнения.

"Сформировалась ли эта штука как обычная планета? Нет, потому что состав совершенно другой. Сформировалась ли она за счет обдирания звезды? Вероятно, нет — ядерная физика не дает чистый углерод", — отметил Чжан.

Одна из гипотез предполагает, что объект изначально имел другой состав, а затем изменился под воздействием экстремального давления, температуры и радиации.

"По мере охлаждения компаньона смесь углерода и кислорода внутри начинает кристаллизоваться. Чистый углерод всплывает вверх и смешивается с гелием — именно это мы и наблюдаем", — пояснил Роджер Романи из Института астрофизики и космологии частиц Кавли.

Почему загадка остается открытой

Каждая гипотеза объясняет лишь часть наблюдаемых явлений. До сих пор неясно, почему в атмосфере почти отсутствуют кислород и азот и какие процессы поддерживают это нестабильное состояние.

"Приятно не знать всего. Такие объекты — настоящие головоломки, за которыми интересно охотиться", — отметил Романи.

Сравнение: обычные экзопланеты и PSR J2322-2650b

Большинство экзопланет вписываются в устоявшиеся категории: газовые гиганты или каменистые миры. PSR J2322-2650b нарушает это деление. Ее атмосфера состоит из гелия и углерода, орбита экстремально короткая, а форма постоянно искажена. Это может привести к пересмотру существующих классификаций планет.

Плюсы и минусы изучения экстремальных миров

Изучение подобных объектов открывает новые возможности, но связано с трудностями.

Преимущества включают:

• проверку границ физических теорий;
• уникальные условия для изучения атмосфер;
• расширение моделей формирования планет.

Ограничения заключаются в следующем:

• сложности интерпретации данных;
• отсутствии аналогов для сравнения;
• высокой зависимости от редких наблюдательных условий.

Советы для будущих исследований экзопланет

1. Сосредотачиваться на системах с необычными звездами-хозяевами.

2. Использовать инфракрасные наблюдения для анализа атмосферы.

3. Учитывать влияние экстремальной гравитации и радиации.

4. Сравнивать данные разных фаз орбиты.

Популярные вопросы о PSR J2322-2650b

Это действительно планета

По действующей классификации — да, хотя ее свойства выходят за рамки привычных планетных моделей.

Почему форма планеты искажена

Причина — мощное гравитационное воздействие нейтронной звезды на столь близкой орбите.

Может ли таких объектов быть больше

Астрономы не исключают этого и считают, что подобные миры могли оставаться незамеченными.

Ключевое словосочетание (EN): exotic exoplanet discovery