RW Space

Недавно открытая экзопланета должна взять на себя корону самого странного мира, который мы когда-либо видели в галактике Млечный Путь.

Она называется PSR J2322-2650b, и все в ней абсолютно безумное. Это горячий Юпитер, вращающийся вокруг миллисекундного пульсара, вытянутый гравитацией звезды в форму лимона. В его атмосфере есть углеродный пар, а внутри, возможно, преобладает гелий, и вся его атмосфера вращается с невероятной скоростью — в направлении, противоположном вращению планеты.

«Это было абсолютным сюрпризом», — говорит астроном Питер Гао из Лаборатории Земли и планет Карнеги. «Я помню, что после того, как мы получили данные, наша коллективная реакция была: «Что это за черт?»

По теме: Мы только что нашли экзопланету, которая такая же вонючая, как Уран

Нет сомнений в том, что наша Вселенная способна создавать странные миры, охватывающие весь диапазон от атмосферы сахарной ваты до металлических облаков и корундового дождя до сверхплотных «пулей». экзопланеты.

Хотя они часто раздвигают границы того, что кажется возможным, свойства и поведение большинства миров можно понять. PSR J2322-2650b не поддается простому объяснению; его свойства на самом деле не соответствуют ни одному известному пути планетарной эволюции.

«Очень трудно представить, как получить этот чрезвычайно обогащенный углеродом состав», — говорит астроном Майкл Чжан из Чикагского университета. «Кажется, это исключает все известные механизмы формирования».

Давайте разберемся, начав со звезды PSR J2322-2650 (такой же, как экзопланета, но без буквы «b» в конце), находящейся на расстоянии около 2055 световых лет от нас. Это тип выродившейся звезды, известной как миллисекундный пульсар – нейтронная звезда с дополнительными характеристиками.

Нейтронная звезда сама по себе достаточно экстремальна: она образовалась из сверхплотного коллапсирующего ядра массивной звезды, которая умерла и стала сверхновой. Эти остатки могут быть в 2,3 раза больше массы Солнца и упакованы в сферу диаметром всего 20 километров (12 миль).

Нейтронные звезды превращаются в миллисекундные пульсары, когда они вращаются с миллисекундной скоростью (всего 3,46 миллисекунды для PSR J2322-2650) и испускают мощные лучи радио- и гамма-излучения со своих полюсов через точные промежутки времени.

Это что привело к открытию PSR J2322-2650b еще в 2017 году. Астрономы заметили, что точность, которую они ожидали увидеть в радиоимпульсах родительской звезды, была немного… неудовлетворительной. Они внимательно изучили время и проследили за разрушением невидимого спутника планеты, массой около 80 процентов от массы Юпитера, вращающегося вокруг пульсара по орбите в 7,8 часа.

Это были все наши знания, пока JWST не изучил систему поближе. Поскольку космический телескоп наблюдает за Вселенной в инфракрасных диапазонах волн, но не в радио- и гамма-лучах, исходящих от звезды, он может четко видеть экзопланету, создавая прекрасную возможность наблюдения.

«Эта система уникальна, поскольку мы можем видеть планету, освещенную ее родительской звездой, но вообще не видеть родительскую звезду», — говорит астроном Майя Белезней из Стэнфордского университета. «Таким образом, мы получаем действительно первозданный спектр. И мы можем лучше изучить эту систему более детально, чем обычные экзопланеты».

Это привело к множеству наблюдений за атмосферными условиями мира, включая скорость и направление ветра, температуру и состав.

Учёные-планетологи, основываясь на предыдущих исследованиях атмосфер экзопланет и знаниях базовой химии, имеют примерное представление о том, как должна выглядеть атмосфера экзопланеты. Вполне возможно, что PSR J2322-2650b, как первый пульсарный мир, атмосфера которого была проанализирована, может иметь некоторые странности, но никто в полной мере не ожидал того, что показали наблюдения JWST.

Во-первых, поскольку экзопланета находится так близко к звезде, ее атмосфера стягивается в футбольный мяч гравитацией ее хозяина. Эта атмосфера подвергается воздействию гамма-излучения, которое нагревает ее до температуры около 1900 Кельвинов (1630 градусов Цельсия или 2960 градусов по Фаренгейту) – намного выше, чем 1300 Кельвинов, которые были бы, если бы она нагревалась только звездным светом.

Атмосфера также движется вокруг экзопланеты в западном направлении, противоположном вращению планеты в восточном направлении, которое привязано к ее орбите вокруг Земли. пульсар.

В составе планеты все выходит за рамки странного: огромное количество углерода может кристаллизоваться в алмазный дождь на более низких высотах.

«Это новый тип атмосферы планеты, которого никто никогда раньше не видел», — говорит Чжан. «Вместо того, чтобы найти обычные молекулы, которые мы ожидаем увидеть на экзопланете – например, воду, метан и углекислый газ – мы увидели молекулярный углерод, в частности C₃ и C₂».

Некоторые ответы могут заключаться в вопросе: как планета выживет в результате коллапса ядра сверхновой, породившей нейтронную звезду? На самом деле, на этот вопрос есть очень хороший ответ. Это не так, по крайней мере, в случае с PSR J2322-2650b.

Основываясь на ее свойствах, Чжан и его коллеги полагают, что экзопланета, возможно, вообще не возникла как планета, а начала свою жизнь как гелиевая звезда.

Пульсары, известные как черные вдовы, встречаются в двойных системах с другими звездами, которые они медленно пожирают, как паук-черная вдова, пожирающий свою партнершу. Эта эрозия объясняет гелий внутри экзопланеты и даже углерод в атмосфере.

Тем не менее, некоторые вопросы остаются.

«По мере того как спутник остывает, смесь углерода и кислорода внутри начинает кристаллизоваться», — говорит астрофизик Роджер Романи из Стэнфордского университета и Института астрофизики частиц и космологии Кавли.

«Чистые кристаллы углерода всплывает наверх и смешивается с гелием, и это то, что мы видим. Но затем что-то должно произойти, чтобы удерживать кислород и азот подальше.

Поскольку компаньон больше не имеет массы, при которой он может поддерживать синтез атомов в своем ядре, его больше нельзя классифицировать как звезду или даже коричневого карлика – еще одно доказательство, которое стирает границы между планетами и гелием. звезд.

Будущие наблюдения могут помочь раскрыть явную странность системы, непохожей ни на что, что мы видели раньше.

«Приятно не знать всего», — говорит Романи. «Я с нетерпением жду возможности узнать больше о странности этой атмосферы. Приятно разгадать загадку».

Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.