Газовый гигант пошёл не по плану: James Webb засёк планету с атмосферой, которой не должно быть

Далекий мир за пределами Солнечной системы поставил астрономов в тупик. Наблюдения показали, что его атмосфера устроена совсем не так, как у известных науке планет, а химический состав выглядит почти фантастическим. Ученые признаются, что не ожидали столкнуться с подобным явлением даже при работе с самыми современными инструментами. Об этом сообщает издание Live Science.

Неожиданная находка James Webb

Экзопланета PSR J2322-2650b была обнаружена еще в 2017 году с помощью радиотелескопов, однако лишь космический телескоп James Webb позволил подробно изучить ее атмосферу. Ранее этот инструмент уже удивлял исследователей, фиксируя необычные объекты в космосе, но новый результат оказался особенно загадочным. Планета находится примерно в 750 световых годах от Земли и по размеру сопоставима с Юпитером.

При этом ее газовая оболочка практически не содержит привычных компонентов — водорода, воды, метана или углекислого газа. Вместо этого ученые зафиксировали признаки сажевых облаков в верхних слоях атмосферы и кристаллизующегося углерода в глубине, который теоретически может формировать алмазы.

"Это было абсолютным сюрпризом. Когда мы получили данные, первая реакция была: "Что вообще происходит?” Это совершенно не то, чего мы ожидали", — рассказал научный сотрудник Carnegie Earth and Planets Laboratory Питер Гао.

Подобная комбинация гелия и углерода ранее не наблюдалась ни у одной экзопланеты.

Планета у нейтронной звезды

Особенность PSR J2322-2650b связана не только с ее атмосферой, но и с объектом, вокруг которого она вращается. Планета обращается вокруг пульсара — быстро вращающейся нейтронной звезды, оставшейся после взрыва сверхновой. Подобные системы считаются редкими, и наличие у пульсара газового гиганта само по себе выбивается из привычных представлений.

Инфракрасные приборы James Webb не фиксируют сам пульсар из-за его мощного гамма-излучения, однако это сыграло на руку исследователям. Благодаря этому удалось подробно изучить свет, отраженный атмосферой планеты, без помех со стороны "звезды".

"Мы наблюдаем планету, освещенную своим источником, но при этом сам источник нам не мешает. Это редкая возможность изучить экзопланету детальнее, чем обычно", — отметила аспирантка Стэнфордского университета Майя Белезнай.

Загадка происхождения

PSR J2322-2650b находится всего в 1,6 млн километров от пульсара и совершает полный оборот менее чем за восемь часов. Для сравнения, в других системах астрономы обычно ищут планеты в более спокойных зонах, где теоретически возможны устойчивые условия, как это делают при анализе зон потенциальной обитаемости у других звезд. Здесь же экстремальная близость к пульсару приводит к тому, что планета вытянута и напоминает лимон.

"Похоже, что она не могла сформироваться как обычная планета. Слишком сложно объяснить столь богатую углеродом атмосферу, и пока ни один известный механизм не подходит", — объяснил постдок Университета Чикаго Майкл Чжан.

Рассматривалась версия, что объект может быть связан с так называемыми системами "черной вдовы", где пульсар постепенно разрушает близкого спутника. Однако химический состав PSR J2322-2650b не укладывается в эту схему.

Алмазы и нерешенные вопросы

Одна из гипотез предполагает, что после остывания планеты углерод и кислород кристаллизовались в ее недрах, а чистые углеродные структуры постепенно поднимались вверх. Это могло привести к формированию сажевых облаков и алмазных включений. Однако остается неясным, почему в атмосфере почти отсутствуют кислород и азот.

Ученые планируют продолжить наблюдения PSR J2322-2650b, надеясь, что новые данные помогут приблизиться к разгадке. Необычная экзопланета уже стала одной из самых интригующих находок телескопа James Webb и может заметно расширить представления о том, какими могут быть планеты во Вселенной.