Egzoplaneta PSR J2322-2650b ma kształt cytryny i atmosferę zdominowaną przez węgiel, co całkowicie podważa dotychczasowe modele powstawania planet.
Planeta w Kształcie Cytryny – Najdziwniejsza Egzoplaneta w Kosmosie
Wyobraź sobie planetę, na której zamiast wody lub metanu panuje węgiel. Gdzie nie ma chmur wodnych, a sadza unosi się w powietrzu. Gdzie wewnątrz mogą rosnąć diamenty wielkie jak góry. Gdzie planeta sama w sobie ma kształt owocu – cytryny, przez to, że krąży tak blisko szalonej gwiazdy, że siły grawitacyjne zniekształcają całe jej ciało.
To nie science fiction. To rzeczywistość odkryta właśnie przez astronomów pracujących z Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba.
Najdziwniejszy Świat w Galaktyce
Naukowcy z University of Chicago, Carnegie Earth and Planets Laboratory i Stanford University wybrali sobie do badania egzoplanetę z nieintuicyjną nazwą: PSR J2322-2650b. Ta nazwa opisuje jej położenie – planeta krąży wokół pulsara o oznaczeniu PSR J2322-2650, który znajduje się w konstelacji Rzeźbiarza.
To, co czyni tę planetę absolutnie wyjątkową, to fakt, że jej atmosfera nie przypomina żadnej innej obserwowanej przez naukowców. Podczas gdy typowe egzoplanety zawierają wodę, metan czy dwutlenek węgla – tutaj dominuje czysty węgiel w różnych formach.
To było dla nas absolutnym zaskoczeniem – przyznał Peter Gao z Carnegie Earth and Planets Laboratory. Po przeanalizowaniu danych wszyscy pytaliśmy: »Co to, do licha, jest?«
Atmosfera Pełna Węgla i Sadzy
Gdy Teleskop Webba przeanalizował światło przechodzące przez atmosferę tej planety, naukowcy zamiast spodziewanych cząsteczek wody czy dwutlenku węgla odkryli coś całkowicie innego: węgiel molekularny w formie C3 i C2 oraz rozległy obłok sadzy.
Zamiast znaleźć normalne cząsteczki, które spodziewamy się widzieć na egzoplanecie – takie jak woda, metan czy dwutlenek węgla – widzieliśmy węgiel molekularny, konkretnie C3 i C2 – wyjaśnił Michael Zhang z University of Chicago, główny badacz zespołu.
Planeta ma masę porównywalną z Jowiszem, ale z całkowicie innym składem chemicznym. Orbita zajmuje jej zaledwie 7,8 godzin – niemal tyle czasu, ile trwa długi dzień roboczego pracownika na Ziemi. Znajduje się ona w odległości tylko 1,6 miliona kilometrów od swojej gwiazdy macierzystej. Dla porównania: Merkury, najbliższa Słońcu planeta w naszym Układzie Słonecznym, jest od nas ponad 170 razy dalej.
Diamenty w Głębi Planety
Ale to nie koniec dziwactw. Naukowcy teoretyzują, że wewnątrz tej planety, pod ogromnym ciśnieniem, węgiel może ulegać krystalizacji i zamieniać się w diamenty.
Rzeczywiście, głęboko we wnętrzu planety, pod intensywnym ciśnieniem, możliwe jest skondensowanie się węgla w postać diamentów – wyjaśnił zespół badawczy.
To byłoby niezwykłe odkrycie – planeta dosłownie klejnotu w kosmosie, choć w całkowicie innym niż dotychczas myśleli naukowcy sensie.
Cytryna Zniekształcona Grawitacją
Jeden z najbardziej wizualnie frapujących aspektów tej planety to jej kształt. Zamiast być kulą jak większość planet, PSR J2322-2650b ma kształt cytryny.
Przyczyna jest prosta, choć dramatyczna: planeta krąży tak blisko swojej gwiazdy, że ogromne siły grawitacyjne pulsara dosłownie ją rozciągają. Modelowanie komputerowe pokazało, że zmienne oświetlenie planety w trakcie orbity świadczy o tym zniekształceniu.
Ten system jest wyjątkowy, ponieważ możemy obserwować planetę oświetloną przez jej gwiazdę macierzystą, ale nie widzimy samej gwiazdy w ogóle – wyjaśniła Maya Beleznay z Stanford University. Dzięki temu uzyskujemy naprawdę czyste spektrum i możemy badać ten system szczegółowiej niż większość egzoplanet.
Pulsar i jego potężna grawitacja
Gwiazda, wokół której krąży ta dziwna planeta, jest równie niezwykła. To pulsar PSR J2322-2650, czyli szybko rotująca gwiazda neutronowa o masie zbliżonej do masy Słońca, ale rozmiarach porównywalnych z dużym miastem. Taki obiekt obraca się setki razy na sekundę, wysyłając w przestrzeń wąskie wiązki promieniowania niczym kosmiczna latarnia.
Siła grawitacji pulsara jest tak ogromna, że pobliska planeta PSR J2322-2650b zostaje dosłownie rozciągnięta – zamiast kuli ma kształt przypominający cytrynę. Naukowcy zaliczają ten układ do tzw. układów typu czarne wdowy (black widow), w których gwiazda neutronowa stopniowo zjada swojego towarzysza promieniowaniem i wiatrem cząstek.
Planeta krąży wokół gwiazdy, która jest całkowicie dziwna – mająca masę Słońca, ale rozmiar miasta – powiedział Michael Zhang. – To całkowicie nowy typ atmosfery planetarnej, której nikt nigdy wcześniej nie widział.
Jak Teleskop Webba Zdołał to Zauważyć?
Tu pojawia się geniusz obserwacji. Zwykle egzoplanety są niezwykle trudne do obserwacji, ponieważ światło ich gwiazd macierzystych je całkowicie przyćmiewa – podobnie jak spróbowanie dostrzeżenia świetlika obok reflektora.
Jednak w tym przypadku pulsar emituje głównie promieniowanie gamma i inne wysokoenergetyczne cząstki, które są niewidoczne dla JWST. To oznacza, że teleskop może obserwować planetę, gdy jest oświetlona przez gwiazdę, bez oślepienia od jej światła.
Ten szczęśliwy astronomiczny splot pozwolił naukowcom przeprowadzić bezprecedensowo szczegółową analiz spektralną atmosfery.
Zagadka Pochodzenia Planety
Odkrycie to stanowi duży problem dla astronomów – chociażby w dobrym znaczeniu słowa. Istniejące teorie formowania się planet nie wyjaśniają, jak mogła powstać planeta z taką bogatą w węgiel atmosferą.
Bardzo trudno wyobrazić sobie, jak można otrzymać tę ekstremalnie bogate w węgiel kompozycję – przyznał Michael Zhang. Zdaje się, że wyklucza to każdy znany mechanizm powstawania planet.
Niektórzy naukowcy sugerują, że system ten może być przykładem tzw. black widow – systemu, w którym pulsar zniszczy towarzyszkę, pozostawiając po niej dziwne pozostałości.
Przyszłe Badania
To odkrycie, opublikowane w Astrophysical Journal Letters, daje astronomom wiele do myślenia. Roger Romani ze Stanford, ekspert w badaniach układów typu czarne wdowy, przyznaje, że istnieje tu wiele zagadek do rozwiązania.
Miło jest nie wiedzieć wszystkiego – powiedział Romani. Czekam na to, by dowiedzieć się więcej o dziwności tej atmosfery. Wspaniale mieć zagadkę do rozwiązywania.
Egzoplaneta PSR J2322-2650b pozostaje jednym z najbardziej fascynujących odkryć ostatnich lat – dowodem na to, jak wiele nieznanych niespodzianek kryje się jeszcze w kosmosie.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: NASA
Na ilustracji: W tej wizji artystycznej, silna grawitacja pulsara (w prawym górnym rogu) zmienia kształt planety krążącej wokół niego, przybierając kształt cytryny. Źródło: NASA/ESA/CSA/Ralf Crawford (STScI)
