Međunarodni tim astronoma, uz učešće evropskih i američkih institucija, identifikovao je egzoplaneta s izduženom siluetom nalik limunušto prisiljava na preispitivanje nekih ustaljenih ideja o tome kako se svjetovi izvan Sunčevog sistema rađaju i razvijaju.
Objekat, katalogiziran kao PSR J2322-2650b, analiziran je sa Svemirski teleskop James Webb (JWST), koji je razvila NASA u saradnji s Evropskom svemirskom agencijom (ESA) i Kanadskom svemirskom agencijom. Podaci otkrivaju ne samo oblik koji je u velikoj mjeri iskrivljen gravitacijom, već i neobična atmosfera u kojoj dominiraju helij i ugljik što zbunjuje naučnu zajednicu.
Plinski gigant deformisan u oblik limuna
PSR J2322-2650b ima masu uporedivu sa masom JupiterAli njegov oblik je daleko od sfernog. Modeli izvedeni iz JWST posmatranja pokazuju da je njegov Ekvatorijalni prečnik je otprilike 38% veći od polarnog prečnika., što mu daje izgled američke fudbalske lopte ili ispruženog limuna.
Uzrok ove ekstremne geometrije je njen blizina pulsarasićušna, vrlo gusta neutronska zvijezda koja se okreće velikom brzinom. Planeta se nalazi samo 1,6 miliona kilometara od svoje zvijezdezanemariva udaljenost u poređenju sa otprilike 150-160 miliona kilometara koji razdvajaju Zemlju od Sunca. Pod ovim uslovima, gravitacijske plimne sile Oni vuku planetu sve dok se ne deformiše.
Zbog ove uske orbite, godina je izuzetno kratka: PSR J2322-2650b treba oko 7,8 sati da završi jednu orbitu oko pulsara.U praksi, to je kao da je planeta trajno izložena brutalnoj gravitacijskoj sili, što objašnjava izduženu siluetu koju je otkrio naučni tim.
Sami istraživači priznaju da ih je otkriće iznenadilo. Nakon preuzimanja prvih podataka sa JWST-a, reakcija u grupi je bila doslovno «Šta je ovo, dovraga?", nakon što je provjerio da se objekat ne podudara, ni po obliku ni po sastavu, ni sa jednom do sada proučenom egzoplanetom.
Sistem tipa "crne udovice" sa planetom kao žrtvom
Okruženje u kojem se kreće PSR J2322-2650b je također jedinstveno. Planeta kruži oko milisekundni pulsarNeutronska zvijezda s masom Sunca komprimirana u tijelo veličine grada. Ovi objekti rotiraju stotine puta u sekundi i Oni emituju snopove elektromagnetnog zračenja koje se šire kroz prostor poput zraka svjetionika.
Ove vrste konfiguracija poznate su kao sistemi "crne udovice"U ovim slučajevima, pulsar postepeno uklanja materiju sa svog pratioca. Tipično, ovaj pratilac je lagana zvijezda, čiji se gasoviti omotač otkida i isparava bombardovanjem gama zrakama i vjetrovima visokoenergetskih čestica. Međutim, u ovom slučaju, objekat koji prati pulsar je... egzoplaneta službeno priznata kao takva od strane Međunarodne astronomske unije, a ne zvijezda.
Od više od 6.000 egzoplaneta Do danas potvrđeno, PSR J2322-2650b se ističe kao jedini vrući plinski div otkriven u orbiti oko pulsaraNadalje, poznato je da samo vrlo mali broj pulsara sadrži planete, što sistem čini rijetkom prirodnom laboratorijom za proučavanje ekstremne fizike.
Pulsar emituje uglavnom gama zraci i druge vrlo energetske česticešto se, paradoksalno, ispostavi kao prednost posmatranja. Ove emisije su praktično nevidljiv za infracrvene instrumente iz teleskopa James Webb, tako da teleskop može jasno snimiti termalnu svjetlost koja dolazi s planete bez uobičajenog odsjaja sjajne zvijezde glavnog niza.
Atmosfera u kojoj dominiraju helij i molekularni ugljik
Iako oblik limuna već čini PSR J2322-2650b jedinstvenim, ono što je zaista zbunilo stručnjake je njegov... egzotična atmosferaUmjesto uobičajenih molekula koje su viđene na drugim svjetovima - poput vodena para, metan ili ugljikov dioksid-, infracrvena posmatranja sa JWST-a pokazuju mješavinu u kojoj dominiraju helijum i molekularni ugljenik.
Analizirani spektri jasno pokazuju potpise C₂ i C₃Dvije konfiguracije molekula ugljika koje nikada prije nisu tako jasno detektovane na egzoplaneti. Autori studije naglašavaju da, među otprilike 150 planetarnih atmosfera Detaljno proučavani unutar i izvan Sunčevog sistema, nijedan ne liči na ovaj objekat.
Temperature na planeti su izuzetno visoke. Na strani koju osvijetljava pulsar, dostižu gotovo 2.040 ºC, dok je na zasjenjenoj strani, uvijek usmjerenoj u suprotnom smjeru plimnim sprezanjem, procjene oko 650 ºCU ovom temperaturnom rasponu, ako bi postojalo obilje drugih elemenata, ugljik bi se obično spajao s njima, formirajući složenije molekule umjesto da se pojavljuje kao "slobodni" molekularni ugljik.
Međutim, analiza ukazuje na gotovo potpuno odsustvo kiseonika i azota u atmosferi. Ovaj nedostatak objašnjava zašto ugljik može dominirati u obliku C₂ i C₃, ali istovremeno postavlja zagonetku o porijeklu planete: nijedan standardni model formiranja planeta ne predviđa tako ekstreman sastav, bogat ugljikom, a tako siromašan drugim lakim elementima.
Istraživači čak ukazuju na mogućnost da postoje oblaci čađi i čestica ugljika plutajući u gornjim slojevima, koji bi u dubinama mogli kondenziraju i stvaraju strukture slične dijamantima, prema studijama o minerali i kamenjeIako ova ideja za sada ostaje hipotetička, ona se uklapa u proračune pritiska i temperature unutar planete.
Porijeklo koje dovodi u pitanje modele formiranja planeta
Razumijevanje kako se tijelo s ovim karakteristikama moglo formirati postala je jedna od velikih misterija studije. Autori rada isključuju mogućnost da je PSR J2322-2650b nastao kao "konvencionalna" planeta u protoplanetarnom diskujer se njegov hemijski sastav ne poklapa sa onim što se opaža kod drugih gasnih divova blizu njihovih zvezda.
Hipoteza da je to Goli ostaci drevne zvijezde pratioca Pulsar bi skidao vanjske slojeve, kao što se događa kod tipičnih crnih udovica. Nuklearna fizika koja upravlja zvjezdanom unutrašnjosti ne pogoduje proizvodnji velikih količina gotovo čisti ugljik bez značajne podrške drugih elemenata, tako da ovaj scenario ostavlja trenutnu atmosferu planete neobjašnjenom.
Jedna od alternativnih ideja koja se razmatra je da se, kako se objekat hladi, unutrašnja smjesa Ugljik i kisik će početi kristaliziratiU tom procesu, kristali ugljika Čistiji elementi bi se obično uzdizali i miješali s helijumom u vanjskim slojevima, ostavljajući kisik više ograničenim u unutrašnjosti ili zarobljenim u čvrstim fazama. Uprkos tome, astronomi priznaju da Nije jasno kako su kisik i dušik tako efikasno uklonjeni iz atmosfere.
Prema riječima onih koji su odgovorni za studiju, sistem izgleda protivreče svim poznatim mehanizmima formiranjaZa naučnu zajednicu, ovakva vrsta otkrića predstavlja izazov, ali i priliku za testiranje trenutnih teorija i, ako je potrebno, njihovo preformulisanje.
Ključna uloga svemirskog teleskopa James Webb
Otkriće PSR J2322-2650b je omogućeno zahvaljujući mogućnostima James Webb svemirski teleskop, najmoćnija aktivna svemirska opservatorija, kojom zajednički upravljaju NASA, u Europska svemirska agencija (ESA) i Kanadska svemirska agencija. Smješteno otprilike 1,5 miliona kilometara od ZemljeWebb radi u infracrvenom zračenju i zaštićen je od sunčeve topline ogromnim suncobranom.
Ovaj toplotni štit održava instrumente na vrlo niskim temperaturama, omogućavajući im snimanje izuzetno slabih signala. Sa evropskog tla, čak i sa velikim teleskopima, bilo bi praktično nemoguće posmatrati tako rijetku atmosferu kao i kod ove egzoplanete: Zemljina vlastita toplina i toplina opreme doprinose dodatnom fotonskom šumu koji maskira signal koji se mjeri.
U konkretnom slučaju PSR J2322-2650b, činjenica da je Pulsar slabo sija u infracrvenom spektru To je bio argument u njegovu korist. JWST je bio u stanju pratiti planetu kroz cijelu njenu orbitu, mjereći kako se emitovano zračenje mijenjalo dok se kružila oko neutronske zvijezde. To je omogućilo naučnicima da dobiju posebno čist spektar, bez tipičnog odsjaja običnih zvezda.
Zahvaljujući ovom kvalitetu podataka, tim je bio u mogućnosti ne samo da identifikuje prisustvo C₂ i C₃, već i rekonstruirati geometriju planete i raspodjelu temperature između dnevne i noćne hemisfere. Ove informacije su ključne za razumijevanje kako atmosfere gasnih giganata reaguju na takve ekstremne uslove zračenja.
Od svog lansiranja 2021. godine, svemirski teleskop James Webb dao je brojne rezultate o udaljenim galaksijama, mladim zvijezdama i egzoplanetama. Nalazi poput ovog Oni jačaju ulogu svemirske infrastrukture u evropskoj i globalnoj astronomiji., i pokazuju u kojoj mjeri još uvijek postoje iznenađenja čak i u oblastima koje su dobro proučene kao što je fizika divovskih planeta.
Sa PSR J2322-2650b, lista čudnih svjetova dobija novog člana: a ogromna vruća gasovita masa, deformisana u oblik limunaSmješten oko milisekundnog pulsara, s atmosferom kojom dominiraju helij i molekularni ugljik te potencijalom za formiranje dijamanata u svojoj unutrašnjosti, ovaj planet, daleko od toga da odgovara klasičnim modelima, postao je zagonetka koja bi nas, uz buduća posmatranja sa svemirskog teleskopa James Webb i drugih opservatorija, mogla prisiliti da prilagodimo svoje razumijevanje o tome kako se planete formiraju i evoluiraju u ekstremnim okruženjima.
