Scienty

Фото: img.freepik.com

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» зафиксировал экзопланету, атмосфера которой противоречит современным представлениям о формировании планет. Планета, получившая обозначение PSR J2322-2650b, имеет массу, близкую к массе Юпитера, однако её атмосфера состоит почти целиком из гелия и молекулярного углерода – сочетания, которое ранее не было зафиксировано учеными. Специалисты считают, что в атмосфере могут присутствовать сажевые облака, а в более глубоких слоях – возможно, формируются кристаллы углерода, аналогичные алмазам.

Уникальной чертой этой экзопланеты является и её светило — пульсар, который представляет собой быстро вращающуюся, очень плотную нейтронную звезду, излучающую узконаправленные потоки энергии. Телескоп «Джеймс Уэбб» не способен проводить непосредственные наблюдения за пульсаром, поскольку его приборы не адаптированы для работы с таким высокоэнергетическим излучением, однако это оказалось полезным. Благодаря отсутствию светового загрязнения от звезды, удалось с невиданной ранее точностью исследовать планету и получить очень детальные данные на протяжении всей её орбиты.

Температура на PSR J2322-2650b достигает экстремальных значений: от 650 °C в самой прохладной зоне до 2000 °C в самой горячей. При этом в атмосфере обнаружены молекулы чистого углерода (C₂ и C₃), которые, как правило, не образуются в условиях, где присутствуют кислород или азот. Это свидетельствует о том, что атмосфера планеты характеризуется крайне низким содержанием других элементов. Подобный химический состав зафиксирован впервые, и ученые пока не располагают убедительным объяснением механизма его формирования.

Самым неожиданным открытием стало выявление в атмосфере планеты молекулярный углерод – атомы углерода, объединенные в небольшие молекулы. В атмосферах других экзопланет обычно обнаруживают воду, метан или углекислый газ, однако здесь их не наблюдается: присутствуют только углерод и гелий, без заметных признаков кислорода или азота. Подобный состав атмосферы не соответствует прогнозам, основанным на современных моделях формирования планет.

Существует предположение, что с понижением температуры планеты материалы в её внутренностях начали расслаиваться. Более лёгкие кристаллы углерода, возможно, поднялись вверх и смешались с гелием в атмосфере. Однако для этого требовалось не допустить попадания кислорода и азота в эту смесь. Эта загадка пока не имеет решения у исследователей.

PSR J2322-2650b располагается на исключительно малом расстоянии от своей звезды – приблизительно 1 миллион километров. Для сопоставления, расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров. Один полный оборот вокруг пульсара планета совершает менее чем за 8 часов. Из-за такой близости на нее воздействуют значительные гравитационные силы, которые деформируют планету, придавая ей вытянутую форму, напоминающую лимон.

Эта система может представлять собой вариант двойной системы, состоящей из пульсара и маломассивной звезды-компаньона, которая постепенно разрушается под воздействием излучения пульсара. Отличие заключается в том, что в данном случае роль компаньона выполняет планета, а не звезда.

В настоящее время экзопланетой считается тело, масса которого не превышает 13 масс Юпитера, обращающееся вокруг звезды или её остатка. PSR J2322-2650b отвечает данному определению, однако её происхождение до сих пор неясно. Судя по всему, она не образовалась в процессе формирования обычной планеты, но и не является обломком разрушенной звезды, характерным для систем «чёрной вдовы». На данный момент не существует известных теорий, способных объяснить существование планеты с таким высоким содержанием углерода и практически полным отсутствием кислорода или азота. Это открытие поднимает новые вопросы о формировании и развитии планет в условиях экстремальной среды.