Телескоп «Уэбб» обнаружил планету в форме лимона с редкой атмосферой

Ее характеристики размывают границы между планетой и звездой, а ни одна из известных моделей формирования не объясняет такой необычный химический состав.

Астрономы из Университета Чикаго с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» обнаружили экзопланету, которая полностью меняет представления о планетах за пределами Солнечной системы. Новый объект, получивший обозначение PSR J2322-2650b, имеет массу, близкую к Юпитеру, но отличается уникальными свойствами, сочетая характеристики планеты и странного космического тела, которое ученые ранее не могли объяснить. Результаты были опубликованы в Astrophysical Journal Letters.

Странное соседство пульсара

PSR J2322-2650b вращается вокруг быстро вращающегося нейтронного звезды, или пульсара, на крайне близком расстоянии — всего в 1,61 миллиона километров от пульсара. Под воздействием интенсивного излучения и сильной гравитации планета деформируется, принимая форму, напоминающую лимон. Энергетические потоки и высокоэнергетические частицы делают условия на поверхности и в атмосфере крайне экстремальными.

«Планета обращается вокруг совершенно необычной звезды, размер которой сравним с городом, хотя масса равна массе Солнца», — рассказал Майкл Чжан из Чикагского университета, руководитель исследования.

Атмосфера, которая удивляет

Главное открытие космического телескопа заключается в химическом составе атмосферы PSR J2322-2650b. Вместо привычного водяного пара или метана ученые обнаружили смесь, где преобладают гелий и молекулярный углерод.

«Это новый тип атмосфер, подобного которому никто раньше не видел», — пояснил Чжан.

«Когда мы получили спектральные данные, наша первая реакция была: "Что это за объект?"»

Анализ показал присутствие молекул C₂ и C₃, а также облаков, напоминающих сажу. Под огромным давлением углерод внутри планеты может конденсироваться в кристаллы, возможно даже в алмазы. Эти данные не только уникальны для планет, но и ставят под сомнение существующие модели химического состава атмосфер у массивных тел.

Уникальная возможность наблюдать планету
 

Эта анимация показывает экзопланету, вращающуюся вокруг далекого пульсара — быстро вращающейся нейтронной звезды, которая излучает мощные радиоимпульсы каждые несколько миллисекунд. Планета, находящаяся под действием сильных гравитационных приливов пульсара принимает форму лимона.

Особенность системы заключается в том, что пульсар почти не виден для инфракрасных приборов «Уэбба». Это дало астрономам редкую возможность наблюдать планету без помех от светового излучения звезды.

«Мы получили чистый спектр, что крайне редко для планетарных систем», — отметила аспирантка Стэнфордского университета Майя Белезнай.

По ее словам, это позволило впервые с такой точностью измерить состав атмосферы планеты, не затуманивая данные светом звезды.

Загадка происхождения

Возникает главный вопрос: как могла появиться планета с такой необычной атмосферой? Ученые считают, что ни одна из известных моделей формирования планет не объясняет экстремальное обогащение углеродом и гелием.

«Сложно представить, как такой состав мог возникнуть естественным образом. Это исключает привычные сценарии формирования планет», — отметил Чжан

«Кристаллы углерода всплывают на поверхность и смешиваются с гелием, но затем должен происходить процесс, препятствующий попаданию кислорода и азота», — предположил

Роджер Романи из Стэнфордского университета

Такой механизм пока не подтвержден, что делает планету уникальной и полностью непредсказуемой.

Последствия для астрономии

PSR J2322-2650b поднимает вопросы о классификации планет. Ее характеристики размывают границы между планетой и звездой и показывают, что Вселенная содержит объекты с экстремальными условиями, ранее считавшимися невозможными.

«Эта планета напоминает нам, что мы исследовали лишь малую часть Вселенной. Каждое новое открытие расширяет горизонты, и Уэбб дает нам инструмент для наблюдений, которые раньше были недостижимы», — подчеркнул Питер Гао из Лаборатории изучения Земли и планет Карнеги. 

Астрономы отмечают, что дальнейшие наблюдения этой системы могут помочь понять, как формируются экзотические атмосферы, как взаимодействуют пульсары и их спутники, а также расширят представления о химических процессах, происходящих в экстремальных космических условиях.

«Мы только начинаем разгадывать тайну этой планеты. PSR J2322-2650b показывает, что космос полон сюрпризов, и новые телескопы открывают двери к объектам, о существовании которых мы даже не подозревали», — добавил Чжан.