|
Удивительная экзопланета не поддается объяснению
|
|
|
|
Ученые, использующие космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба, наблюдали редкий тип экзопланет, или планет за пределами нашей Солнечной системы, состав атмосферы которых бросает вызов нашему пониманию того, как они сформировались.
|
|
|
|
Официально названный PSR J2322-2650b, этот объект массой с Юпитерианский, по-видимому, обладает экзотической атмосферой, в которой преобладают гелий и углерод, в отличие от всех когда-либо виденных ранее. Облака сажи, вероятно, плавают в воздухе, и глубоко внутри планеты эти углеродные облака могут конденсироваться и образовывать алмазы. Как возникла планета, остается загадкой. Статья опубликована в Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
|
"Это было абсолютной неожиданностью", - сказал соавтор исследования Питер Гао из Лаборатории Земли и планет Карнеги в Вашингтоне. "Я помню, что после того, как мы получили данные, нашей общей реакцией было "Что это, черт возьми, такое?". Это сильно отличается от того, что мы ожидали".
|
|
|
|
Известно, что этот объект массой с планету вращается вокруг пульсара, быстро вращающейся нейтронной звезды. Пульсар испускает пучки электромагнитного излучения с регулярными интервалами, обычно составляющими от миллисекунд до секунд. Эти пульсирующие лучи можно увидеть только тогда, когда они направлены прямо на Землю, подобно лучам маяка.
|
|
|
|
Ожидается, что этот миллисекундный пульсар будет испускать в основном гамма-лучи и другие высокоэнергетические частицы, которые невидимы для инфракрасного зрения Уэбба. Отсутствие яркой звезды на пути позволяет ученым изучать планету в мельчайших деталях по всей ее орбите.
|
|
|
|
|
|
|
Уникальные наблюдательные преимущества системы
|
|
|
|
"Эта система уникальна тем, что мы можем видеть планету, освещенную ее звездой-хозяином, но не видеть саму звезду-хозяина вообще", - сказала Майя Белезней, аспирантка третьего курса Стэнфордского университета в Калифорнии, которая работала над моделированием формы планеты и геометрии ее орбиты. "Таким образом, мы получаем действительно чистый спектр. И мы можем изучить эту систему более подробно, чем обычные экзопланеты".
|
|
|
|
"Планета вращается вокруг звезды совершенно необычной формы — массой с Солнце, но размером с город", - сказал Майкл Чжан из Чикагского университета, главный исследователь этого исследования.
|
|
|
|
"Это новый тип атмосферы планеты, который никто никогда раньше не видел. Вместо обычных молекул, которые мы ожидаем увидеть на экзопланетах, таких как вода, метан и углекислый газ, мы увидели молекулярный углерод, в частности, C3 и C2".
|
|
|
|
Молекулярный углерод очень необычен, потому что при таких температурах, если в атмосфере есть какие-либо другие типы атомов, углерод будет связываться с ними. (Температура на планете колеблется от 1200 градусов по Фаренгейту в самых холодных точках ночной стороны до 3700 градусов по Фаренгейту в самых жарких точках дневной стороны.) Молекулярный углерод доминирует только в том случае, если на ней почти нет кислорода или азота.
|
|
|
|
Из примерно 150 планет, которые астрономы изучали как внутри Солнечной системы, так и за ее пределами, ни на одной другой нет обнаруживаемого молекулярного углерода.
|
|
Экстремальная орбита и система черная вдова
|
|
|
|
PSR J2322-2650b находится необычайно близко к своей звезде, всего в 1 миллионе миль от нее. В отличие от этого, расстояние Земли от Солнца составляет около 100 миллионов миль. Из—за своей чрезвычайно узкой орбиты весь год экзопланеты — время, за которое она обращается вокруг своей звезды, - составляет всего 7,8 часов. Гравитационные силы, исходящие от гораздо более тяжелого пульсара, придают планете с массой Юпитера причудливую лимонную форму.
|
|
|
|
Вместе звезда и экзопланета могут рассматриваться как система "черной вдовы", хотя и не типичный пример. Системы "черной вдовы" - это редкий тип двойных систем, в которых быстро вращающийся пульсар находится в паре с небольшой звездой-компаньоном с низкой массой.
|
|
|
|
В прошлом материал из спутника попадал на пульсар, заставляя его со временем вращаться быстрее, что порождало сильный ветер. Затем этот ветер и излучение бомбардируют и испаряют меньший по размеру и менее массивный спутник. Подобно пауку, в честь которого он назван, пульсар медленно поглощает своего несчастного партнера.
|
|
|
|
Но в данном случае спутник официально считается экзопланетой, а не звездой. Международный астрономический союз определяет экзопланету как небесное тело массой менее 13 масс Юпитера, обращающееся вокруг звезды, коричневого карлика или звездного остатка, такого как пульсар.
|
|
|
|
Загадки формирования и будущие исследования
|
|
|
|
Из 6000 известных экзопланет эта - единственная, напоминающая газового гиганта (по массе, радиусу и температуре похожая на горячий Юпитер), вращающегося вокруг пульсара. Известно, что только у нескольких пульсаров есть планеты.
|
|
|
|
"Сформировалась ли эта штука как обычная планета? Нет, потому что ее состав совершенно иной", - сказал Чжан. "Образовалась ли она путем отделения внешней части звезды, как образуются "нормальные" системы "черная вдова"? Вероятно, нет, потому что ядерная физика не позволяет получить чистый углерод. Очень трудно представить, как можно получить этот чрезвычайно обогащенный углеродом состав. Кажется, что это исключает все известные механизмы образования."
|
|
|
|
Соавтор исследования Роджер Романи (Roger Romani) из Стэнфордского университета и Института астрофизики элементарных частиц и космологии им. Кавли (Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology Institute) предлагает один интересный феномен, который мог бы произойти в уникальной атмосфере.
|
|
|
|
"По мере остывания спутника смесь углерода и кислорода внутри начинает кристаллизоваться", - сказал Романи. "Кристаллы чистого углерода всплывают на поверхность и смешиваются с гелием, и это то, что мы видим. Но затем что-то должно произойти, чтобы не допустить поступления кислорода и азота. И вот тут-то и возникает загадка."
|
|
|
|
"Но приятно не знать всего", - сказал Романи. "Я с нетерпением жду возможности узнать больше о странностях этой атмосферы. Здорово, когда есть головоломка, за которой можно понаблюдать".
|
|
|
|
Благодаря инфракрасному зрению и исключительной чувствительности, это открытие смог сделать только телескоп Уэбба. Благодаря расположению телескопа в миллионе миль от Земли и огромному солнечному щиту приборы находятся в очень холодном состоянии, что необходимо для таких наблюдений. Провести это исследование с земли невозможно.
|
|
|
|
Источник
|
