«Уэбб» обнаружил «невозможную» планету в форме лимона у вращающегося пульсара

Объект, получивший официальное название PSR J2322-2650b, обладает экзотической атмосферой, не похожей ни на одну из когда-либо обнаруженных ранее — в ней преобладают гелий и углерод, в то время как обычно атмосферы газовых гигантов содержат воду, метан, аммиак. Экзопланета по своей массе примерно равна Юпитеру, но в ее воздухе плавают облака сажи, а глубоко внутри углеродные облака могут конденсироваться и образовывать алмазы.

Однако еще большая неожиданность в том, что PSR J2322-2650b находится в системе быстро вращающейся нейтронной звезды (пульсара) массой почти с солнечную, но размером с город. Она испускает пучки электромагнитного излучения из своих магнитных полюсов с регулярными интервалами всего в миллисекунды. При этом ее излучение в основном состоит из гамма-лучей и других высокоэнергетических частиц, невидимых для инфракрасного зрения телескопа Уэбба. Это означает, что ученые могут изучать планету в мельчайших деталях со всех сторон, что обычно является чрезвычайно сложной задачей, поскольку звезды часто затмевают свои планеты.

«Эта система уникальна тем, что мы можем видеть планету, освещенную ее звездой-хозяином, но не видеть саму звезду-хозяина вообще. Таким образом, мы получаем действительно чистый спектр», — объяснила аспирантка Стэнфордского университета Майя Белезней. Главный вопрос для ученых заключается в том, как вообще могла образоваться такая планета.

PSR J2322-2650 находится необычайно близко к своей звезде — на расстоянии 1,6 млн км. Для сравнения, расстояние от Земли до Солнца — около 149,6 млн км. В связи с этим время, необходимое экзопланете для обращения вокруг своей звезды, составляет всего 7,8 часа. Мощнейшие приливные силы со стороны сверхплотного пульсара растягивают газовый гигант, придавая ему форму лимона, установили исследователи.

Эту систему можно назвать ярким примером так называемой «черной вдовы» — редкого типа двойных систем, где пульсар, «откачивая» вещество у компаньона, раскручивается сам и в итоге испаряет своего меньшего партнера мощным излучением и звездным ветром. Однако в данном случае компаньон классифицирован Международным астрономическим союзом как экзопланета, а не звезда, что усложняет привычный сценарий. «Сформировался ли этот объект как обычная планета? Нет, потому что его состав совершенно иной. Образовался ли он путем отделения внешней части звезды, как образуются «нормальные» системы "черной вдовы"? Вероятно, нет, потому что ядерная физика не позволяет получить чистый углерод», — рассуждает ведущий автор исследования Майкл Чжан из Чикагского университета.

Роджер Романи из Стэнфорда, эксперт по системам «черной вдовы», предложил возможный, хотя и спорный сценарий: по мере остывания компаньона смесь углерода и кислорода в его недрах начинает кристаллизоваться. После этого кристаллы чистого углерода всплывают наверх и смешиваются с гелием, формируя наблюдаемую атмосферу. «Но затем что-то должно произойти, чтобы не допустить поступления кислорода и азота. Вот тут-то и возникают разногласия», — добавил Романи.

Это открытие стало возможным благодаря уникальным возможностям «Уэбба». Его инфракрасное зрение и расположение в точке Лагранжа L2 позволили получить исключительно чистый спектр планеты. Ранее телескоп впервые обнаружил двойные гелиевые хвосты у газового гиганта.

Иллюстрация Ralf Crawford