Астрономы, использующие космический телескоп НАСА «Джеймс Уэбб», обнаружили ранее неизвестный тип экзопланеты, чья атмосфера ставит под сомнение современные представления о формировании планет. Этот новооткрытый мир, вытянутый гравитацией в лимоноподобную форму, может скрывать в своих недрах алмазы. Его необычные характеристики затрудняют классификацию, помещая объект где-то между тем, что ученые обычно считают планетой, и тем, что они называют звездой.
Объект, получивший официальное название PSR J2322–2650b, обладает атмосферой, в которой доминируют гелий и углерод, а не привычные газы, встречающиеся на большинстве известных экзопланет. Эта планета массой с Юпитер окутана темными облаками, похожими на сажу. Ученые полагают, что под воздействием огромного давления в глубинах планеты углерод из этих облаков может сжиматься, превращаясь в алмазы. Планета вращается вокруг быстро вращающейся нейтронной звезды, но, несмотря на детальные наблюдения, механизм ее образования остается загадкой.
«Планета вращается вокруг совершенно причудливой звезды – массой с Солнце, но размером с город, – говорит астрофизик из Чикагского университета Майкл Чжан, главный исследователь проекта. – Это новый тип планетной атмосферы, которого никто никогда раньше не видел». Его коллега Питер Гао из Лаборатории Земли и планет Карнеги в Вашингтоне добавил: «Это был абсолютный сюрприз. Помню, когда мы получили данные, нашей общей реакцией было: «Что это, черт возьми, такое?»».
PSR J2322–2650b обращается вокруг нейтронной звезды, также известной как пульсар, которая вращается с невероятной скоростью. Пульсары испускают мощные лучи электромагнитного излучения из своих магнитных полюсов с интервалами в миллисекунды. Это излучение невидимо для инфракрасных инструментов «Уэбба», что создает уникальную возможность для наблюдений. Поскольку сама звезда не ослепляет детекторы телескопа, исследователи могут наблюдать за планетой на протяжении всей ее орбиты – редкий случай в астрономии, где свет звезды обычно затмевает планету.
Когда ученые проанализировали спектр атмосферы планеты, они обнаружили нечто совершенно неожиданное. «Вместо обычных молекул, которые мы ожидаем увидеть на экзопланете – таких как вода, метан и углекислый газ, – мы увидели молекулярный углерод», – объясняет Чжан. Эта особенность химического состава и делает загадку происхождения планеты столь сложной. «Очень трудно представить, как можно получить такой чрезвычайно обогащенный углеродом состав, – признается Чжан. – Это, кажется, исключает все известные механизмы формирования».
Планета находится невероятно близко к своей звезде – всего в 1,6 миллиона километров, совершая полный оборот всего за 7,8 часа. Из-за такой близости мощные гравитационные силы пульсара растягивают планету, придавая ей продолговатую форму. Эта система может относиться к редкой категории «черных вдов». В таких системах быстро вращающийся пульсар находится в паре с менее массивным компаньоном. Звездный ветер и интенсивное излучение пульсара постепенно срывают вещество с объекта-компаньона, подобно тому как паучиха черная вдова пожирает своего партнера. Однако в данном случае состав «жертвы» нетипичен для подобных систем.
Существует гипотеза, предложенная Роджером Романи из Стэнфордского университета. По мере остывания компаньона смесь углерода и кислорода в его недрах начинает кристаллизоваться. «Кристаллы чистого углерода всплывают наверх и смешиваются с гелием, и это то, что мы видим», – предполагает Романи. Но даже эта версия оставляет вопросы, что только подогревает интерес ученых. «Приятно, что мы не знаем всего, – добавляет он. – Я с нетерпением жду возможности узнать больше о странностях этой атмосферы. Здорово, когда есть загадка, которую нужно разгадать».
Это открытие стало возможным исключительно благодаря инфракрасной чувствительности телескопа «Джеймс Уэбб» и его расположению в космосе, вдали от теплового излучения Земли. Именно эти условия позволяют улавливать слабейшие сигналы от далеких и необычных миров, продолжая расширять границы нашего понимания Вселенной.
