Форма лимона и небо в алмазах. Телескоп «Джеймс Уэбб» нашел экзопланету, которая нарушает правила химии

Астрономы с помощью телескопа James Webb обнаружили экзопланету с атмосферой, которая не похожа ни на одну из ранее изученных. Объект получил обозначение PSR J2322-2650b: по массе он примерно сопоставим с Юпитером, но по условиям существования и химии заметно выбивается из привычных представлений о газовых гигантах.

PSR J2322-2650b обращается не вокруг обычной звезды, а вокруг пульсара - быстро вращающейся нейтронной звезды. Орбита у планеты экстремально тесная: расстояние порядка 1,6 млн км, полный оборот она делает примерно за 7,8 часа. В таких условиях объект испытывает мощное излучение и приливные силы, из-за которых, по описанию исследователей, он вытянут и напоминает форму лимона.

Ключевая находка связана с атмосферой. Вместо ожидаемых для экзопланет молекул вроде водяного пара, метана или углекислого газа спектр, полученный Webb, указывает на смесь с доминированием гелия и углерода. В данных также выделили молекулярный углерод (C₂ и C₃) и признаки «сажистых» облаков. Авторы работы допускают, что в глубинных слоях при высоком давлении углерод может конденсироваться в алмазы.

Необычной оказалась и сама наблюдательная ситуация. Пульсар излучает в основном гамма-лучи и высокоэнергетические частицы, которые не попадают в чувствительность инфракрасных приборов Webb. В результате вклад «звезды-хозяина» почти не мешал измерениям, и команда смогла получить особенно «чистый» спектр слабого теплового свечения планеты.

Открытие сразу упирается в вопрос происхождения. По словам исследователей, столь сильное обогащение углеродом трудно согласовать с известными механизмами формирования планет. Система отчасти напоминает редкий сценарий «чёрной вдовы», когда пульсар постепенно срывает вещество с компаньона, однако и он, по оценке авторов, не объясняет наблюдаемую химию. Один из участников обсуждения, астроном Роджер Романи (Stanford University), предлагает гипотезу, в которой кристаллы почти чистого углерода всплывают вверх и перемешиваются с гелием, но тогда остаётся неясным, что именно удерживает кислород и азот от участия в этой смеси.

Препринт исследования доступен на arXiv; авторы указывают, что работа подготовлена для The Astrophysical Journal Letters.