Недавнее открытие, сделанное с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), заставило астрономическое сообщество обращать внимание на уникальную экзопланету с атмосферой, которая практически целиком состоит из углерода. Это событие не только расширяет наши познания о строении и эволюции планет, но и ставит под сомнение устоявшиеся теории планетообразования и взаимодействия между телами в экстремальных условиях космоса. Новые данные, полученные при наблюдениях экзопланеты PSR J2322-2650b, вращающейся вокруг миллисекундного пульсара, открывают невиданные прежде аспекты химического состава и атмосферы экзопланет в так называемых "системах чёрных вдов". Пульсары - это вращающиеся нейтронные звёзды, которые испускают мощные пучки электромагнитного излучения с очень высокой частотой. Один из интересных и загадочных типов подобных объектов - системы "чёрных вдов".
В таких системах пульсар буквально "выкачивает" материю со своей звёздной или планетарной компаньонки, выжигая её своей высокой энергией и излучением. В процессе этого "истощения" соседняя звезда теряет свои внешние оболочки и уменьшается в размерах, иногда превращаясь в так называемого "горячего Юпитера" - газового гиганта с размерами, схожими с Юпитером, но обладающего совершенно иным составом и условиями. PSR J2322-2650b - именно такая необычная планета, но при этом она поражает своим химическим составом. При проведении спектроскопического анализа атмосферы с помощью JWST учёные обнаружили присутствие большого количества элементарного углерода, который преимущественно представлен в виде молекул трикарбона (C3) и дикарбона (C2). Эти молекулы обычно встречаются в кометных хвостах или в огне на Земле, но чтобы они доминировали в атмосфере крупной планеты - это совершенно новый и неожиданный факт.
Композиционный анализ атмосферы PSR J2322-2650b показал крайне необычные соотношения углерода к кислороду и азоту. Так, коэффициент C/O превышает значение 100, а C/N - более 10 000. Для сравнения, на Земле эти показатели лежат на отметках около 0,01 и 40 соответственно. Такое огромное содержание углерода выносит эту планету за рамки привычных моделей формирования и эволюции планетных атмосфер. Это открытие свидетельствует о том, что вокруг пульсара может существовать собственный уникальный экзокосмос с предельно нестандартными условиями.
Особенно примечательно различие между дневной и ночной поверхностью планеты. PSR J2322-2650b находится в состоянии приливного захвата, поэтому одна сторона планеты всегда обращена к пульсару, а другая - скрыта в постоянной тени. Согласно наблюдениям, температура на освещённой днём стороне превышает 2000 градусов по Цельсию. Высокая температура на дневной стороне сопровождается отчётливыми спектральными признаками молекул углерода. Ночная же сторона практически лишена заметных спектральных признаков, что указывает на покрытие из сажи или аналогичного материала, не способного создавать выраженные спектральные линии.
Это резко подчёркивает экстремальные условия, царящие на поверхности планеты, и даёт толчок для новых теоретических моделей её атмосферы и климата. Традиционные теории формирования экзопланет в системах пульсаров предсказывают, что атмосфера такой планеты должна состоять в основном из гелия, так как именно он доминирует в верхних слоях "истощённой" звезды-компаньона. В случае с PSR J2322-2650b планета действительно похожа на так называемого "горячего Юпитера" - у неё сопоставимый размер и плотность с предполагаемой атмосферой из гелия, однако состав атмосферы крайне отличается от ожидаемого. Обилие углерода, по мнению учёных, ставит под сомнение всю схему особенно в части процессов, которые позволили углеродной атмосфере сохраниться и кислородно-азотистые элементы оказались в таком мизерном количестве. Учёные пытаются понять, как могла образоваться атмосфера, богатая элементарным углеродом в столь экстремальных условиях.
Одно из предположений связано с возможным слиянием белых карликов, в процессе которого мог образоваться сложный углеродистый "звёздный материал". Но даже этот сценарий не может полностью объяснить рекордные соотношения углеродных элементов в атмосфере. Очевидно, что необходимо новое понимание механизмов химической эволюции планет и взаимодействий в системах пульсаров. Кроме необычного химического состава атмосферы, наблюдательные данные JWST помогли впервые зарегистрировать необычное атмосферное поведение, связанное с ветровыми потоками на этой планете. Ученые отметили, что самые горячие области находятся примерно в 12 градусах к западу от субсолнечной точки на планете.
Это является подтверждением теоретической модели, согласно которой планеты, вращающиеся быстро и находящиеся в приливной блокировке, могут иметь сильные западные ветры - в отличие от восточных ветров, доминирующих на большинстве других известных "горячих Юпитеров". Это открытие даёт астрономам уникальную возможность переосмыслить атмосферные динамики в экстремальных условиях и расширить теоретические модели климата экзопланет. Полученные данные также расширяют потенциал поиска и исследований новых экзопланет в экстремальных и необычных средах, таких как системы пульсаров и нейтронных звёзд. Проект JWST продолжит свою работу по исследованию космоса, и учёные надеются, что в будущем он предоставит ещё больше данных о подобных аномалиях. Каждое новое наблюдение таких объектов, как PSR J2322-2650b, имеет потенциал привести к "научной революции", заставляя пересмотреть устоявшиеся представления и теории.
Открытие планеты с преимущественно углеродной атмосферой является прекрасным примером того, как развитие технологий и появление более совершенных инструментов, таких как James Webb Space Telescope, позволяют расширить границы нашего понимания Вселенной и, в конечном итоге, приблизить нас к разгадке самых сложных вопросов космологии и планетологии. Новые данные открывают перед учёными дорогу к изучению ещё более необычных и загадочных объектов за пределами привычных космических ландшафтов. Исследования подобного рода не только глубже раскрывают содержимое нашей галактики, но и формируют фундамент для будущих миссий и программ, направленных на поиск жизни в космосе, понимание экстремальных форм существования и эволюции планет под воздействием уникальных физических условий. .
