Starptautiska astronomu komanda, kurā piedalās Eiropas un Amerikas institūcijas, ir identificējusi eksoplanēta ar iegarenu, citronam līdzīgu siluetukas liek pārskatīt dažas iedibinātas idejas par to, kā rodas un attīstās pasaules ārpus Saules sistēmas.
Objekts, katalogizēts kā PSR J2322-2650b, tika analizēts ar Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST), ko izstrādāja NASA sadarbībā ar Eiropas Kosmosa aģentūru (ESA) un Kanādas Kosmosa aģentūru. Dati atklāj ne tikai formu, ko gravitācija ir stipri deformējusi, bet arī neparasta atmosfēra, kurā dominē hēlijs un ogleklis kas mulsina zinātnieku aprindas.
Gāzes gigants deformējās citrona formā
PSR J2322-2650b masa ir salīdzināma ar JupitersTaču tā forma nebūt nav sfēriska. No JWST novērojumiem iegūtie modeļi liecina, ka tā Ekvatoriālais diametrs ir aptuveni par 38% lielāks nekā polārais diametrs., kas tai piešķir amerikāņu futbola vai izstiepta citrona izskatu.
Šīs galējās ģeometrijas iemesls ir tā tuvums pulsāramniecīga, ļoti blīva neitronu zvaigzne, kas rotē lielā ātrumā. Planēta atrodas tikai 1,6 miljoni kilometru attālumā no savas zvaigznesniecīgs attālums, salīdzinot ar aptuveni 150–160 miljoniem kilometru, kas šķir Zemi no Saules. Šādos apstākļos gravitācijas paisuma spēki Viņi velk planētu, līdz tā deformējas.
Šī šaurā orbīta padara tās gadu ārkārtīgi īsu: PSR J2322-2650b viena apriņķojuma veikšanai ap pulsāru nepieciešamas aptuveni 7,8 stundas.Praksē ir tā, it kā planēta būtu pastāvīgi pakļauta brutālai gravitācijas vilkmei, kas izskaidro zinātnieku komandas atklāto pagarināto siluetu.
Paši pētnieki atzīst, ka atklāšana viņus pārsteidza nesagatavotus. Pēc pirmo datu lejupielādes no JWST grupas reakcija bija burtiski «Kas tas, pie velna, ir?", pēc tam, kad tika pārbaudīts, ka objekts pēc formas vai sastāva neatbilst nevienai līdz šim pētītai eksoplanētai.
"Melnās atraitnes" tipa sistēma, kuras upuris ir planēta
Arī vide, kurā pārvietojas PSR J2322-2650b, ir unikāla. Planēta riņķo ap milisekundes pulsārsNeitronu zvaigzne ar Saules masu, saspiesta pilsētas lieluma ķermenī. Šie objekti rotē simtiem reižu sekundē un Tie izstaro elektromagnētiskā starojuma starus kas pāršalc telpu kā bākas stars.
Šāda veida konfigurācijas ir pazīstamas kā "Melno atraitņu" sistēmasŠādos gadījumos pulsārs pakāpeniski atdala matēriju no sava pavadoņa. Parasti šis pavadonis ir gaiša zvaigzne, kuras gāzveida apvalks tiek atrauts un iztvaikots gamma staru un augstas enerģijas daļiņu vēju bombardēšanas rezultātā. Tomēr šajā gadījumā pulsāru pavadošais objekts ir oficiāli atzīta par eksoplanētu ko izveidojusi Starptautiskā Astronomijas savienība, un tā nav zvaigzne.
No vairāk nekā 6.000 eksoplanētas Līdz šim apstiprinātais PSR J2322-2650b izceļas kā Vienīgais karstās gāzes gigants, kas atklāts orbītā ap pulsāruTurklāt ir zināms tikai ļoti neliels skaits pulsāru, kuros atrodas planētas, padarot šo sistēmu par retu dabisko laboratoriju ekstremālas fizikas pētīšanai.
Pulsārs galvenokārt izstaro gamma stari un citas ļoti enerģiskas daļiņaskas paradoksālā kārtā izrādās novērošanas priekšrocība. Šīs emisijas praktiski ir neredzams infrasarkanajiem instrumentiem no Džeimsa Veba teleskopa, lai teleskops varētu tīri ierakstīt no planētas nākošo termisko gaismu bez ierastā atspīduma no spožas galvenās secības zvaigznes.
Atmosfēra, kurā dominē hēlijs un molekulārais ogleklis
Lai gan citrona forma jau padara PSR J2322-2650b unikālu, speciālistus patiesi mulsina tā eksotiska atmosfēraTā vietā, lai izmantotu parastās molekulas, kas ir redzētas uz citām pasaulēm — piemēram, ūdens tvaiki, metāns vai oglekļa dioksīds- JWST infrasarkanie novērojumi rāda maisījumu, kurā dominē hēlijs un molekulārais ogleklis.
Analizētajos spektros skaidri redzamas C₂ un C₃Divas oglekļa molekulu konfigurācijas, kas nekad iepriekš nebija tik skaidri atklātas uz eksoplanētas. Pētījuma autori uzsver, ka starp aptuveni 150 planētu atmosfēras Detalizēti pētīts gan Saules sistēmas iekšpusē, gan ārpusē, neviens nelīdzinās šī objektam.
Temperatūra uz planētas ir ārkārtīgi augsta. Pulsāra apgaismotajā pusē tā sasniedz gandrīz 2.040 ºC, savukārt ēnotā pusē, kas vienmēr ir vērsta pretējā virzienā ar plūdmaiņu sasaisti, aplēses ir aptuveni 650 ºCŠajā temperatūras diapazonā, ja būtu daudz citu elementu, ogleklis mēdza ar tiem apvienoties, veidojot sarežģītākas molekulas, nevis parādoties kā "brīvs" molekulārais ogleklis.
Tomēr analīze liecina par gandrīz pilnīgs skābekļa un slāpekļa trūkums atmosfērā. Šis trūkums izskaidro, kāpēc ogleklis var dominēt C₂ un C₃ veidā, bet vienlaikus rada mīklu par planētas izcelsmi: neviens planētu veidošanās standarta modelis neparedz tik ekstremālu sastāvu, kas būtu bagāts ar oglekli un tik nabadzīgs ar citiem vieglajiem elementiem.
Pētnieki pat norāda uz iespēju, ka pastāv kvēpu un oglekļa daļiņu mākoņi peldošs augšējos slāņos, kas dziļumos varētu kondensējas un veido dimantam līdzīgas struktūras, saskaņā ar pētījumiem par minerāli un iežiLai gan šī ideja pagaidām joprojām ir hipotētiska, tā atbilst spiediena un temperatūras aprēķiniem planētas iekšienē.
Izcelsme, kas izaicina planētu veidošanās modeļus
Izpratne par to, kā ķermenis ar šādām īpašībām varēja veidoties, ir kļuvusi par vienu no lielākajiem pētījuma noslēpumiem. Raksta autori noliedz, ka PSR J2322-2650b ir izveidojies kā “Parasta” planēta protoplanetārā diskājo tā ķīmiskais sastāvs neatbilst tam, kas novērots citās gāzes gigantos, kas atrodas tuvu viņu zvaigznēm.
Hipotēze, ka tā ir senās pavadoņzvaigznes kailās atliekas Pulsārs būtu noņēmis ārējos slāņus, kā tas notiek ar tipiskām melnajām atraitnēm. Kodolfizika, kas nosaka zvaigznes iekšpusi, neveicina liela daudzuma kodolu veidošanos. gandrīz tīra ogle bez būtiska atbalsta no citiem elementiem, tāpēc šis scenārijs atstāj planētas pašreizējo atmosfēru neizskaidrotu.
Viena no apsveramajām alternatīvajām idejām ir tāda, ka objektam atdziestot, iekšējais maisījums ogleklis un skābeklis sāks kristalizētiesŠajā procesā oglekļa kristāli Tīrākiem elementiem bija tendence pacelties un sajaukties ar hēliju ārējos slāņos, atstājot skābekli vairāk ierobežotu iekšpusē vai iesprostotu cietās fāzēs. Neskatoties uz to, astronomi atzīst, ka Nav skaidrs, kā skābeklis un slāpeklis ir tik efektīvi noņemti no atmosfēras..
Pēc pētījuma veicēju vārdiem, sistēma šķiet pretrunā ar visiem zināmajiem veidošanās mehānismiemZinātnieku aprindām šāda veida atklājumi ir izaicinājums, bet arī iespēja pārbaudīt pašreizējās teorijas un, ja nepieciešams, tās pārformulēt.
Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa galvenā loma
PSR J2322-2650b atklāšana ir kļuvusi iespējama, pateicoties iespējām Džeimsa Webba kosmosa teleskops, visspēcīgākā aktīvā kosmosa observatorija, ko kopīgi pārvalda NASAuz Eiropas Kosmosa aģentūra (EKA) un Kanādas Kosmosa aģentūra. Atrodas aptuveni 1,5 miljoni kilometru attālumā no ZemesWebb darbojas infrasarkanajā diapazonā un ir aizsargāts no saules siltuma ar milzīgu saules aizsargu.
Šis karstuma vairogs uztur instrumentus ļoti zemā temperatūrā, ļaujot tiem ierakstīt ārkārtīgi vājus signālus. No Eiropas zemes pat ar lieliem teleskopiem tas būtu praktiski neiespējami novērot tik plānu atmosfēru tāpat kā šai eksoplanētai: Zemes siltums un iekārtu siltums rada papildu fotonu troksni, kas maskē mērīto signālu.
Konkrētajā PSR J2322-2650b gadījumā fakts, ka Pulsārs vāji spīd infrasarkanajā spektrā Tas ir bijis arguments par labu. JWST spēja izsekot planētai visā tās orbītā, mērot, kā mainījās izstarotais starojums, tai riņķojot ap neitronu zvaigzni. Tas ļāva zinātniekiem iegūt īpaši tīrs spektrs, bez parastajām zvaigznēm raksturīgā atspīduma.
Pateicoties šai datu kvalitātei, komanda ir spējusi ne tikai identificēt C₂ un C₃ klātbūtni, bet arī rekonstruēt planētas ģeometriju un temperatūras sadalījumu starp dienas un nakts puslodēm. Šī informācija ir būtiska, lai izprastu, kā gāzes gigantu atmosfēra reaģē uz šādiem ekstremāliem starojuma apstākļiem.
Kopš tā palaišanas 2021. gadā Džeimsa Veba kosmiskais teleskops ir sniedzis daudzus rezultātus par tālām galaktikām, jaunām zvaigznēm un eksoplanētām. Šādi atklājumi Tie pastiprina kosmosa infrastruktūras lomu Eiropas un pasaules astronomijā., un tie parāda, cik lielā mērā joprojām pastāv pārsteigumi pat tik labi pētītās jomās kā milzu planētu fizika.
Ar PSR J2322-2650b dīvaino pasauļu saraksts iegūst jaunu locekli: a milzu karsta gāzveida viela, deformēta citrona formāŠī planēta, kas atrodas ap milisekundes pulsāru, kuras atmosfērā dominē hēlijs un molekulārais ogleklis, un kuras iekšienē pastāv dimantu veidošanās potenciāls, ir tālu no klasisko modeļu atbilstības un kļuvusi par mīklu, kas, ņemot vērā turpmākos Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa un citu observatoriju novērojumus, varētu piespiest mūs pielāgot savu izpratni par to, kā planētas veidojas un attīstās ekstremālos apstākļos.
