Атмосфера из сажи и ветры «не в ту сторону»: телескоп «Джеймс Уэбб» открыл планету, которая ломает теории

Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил экзопланету, которая не должна существовать. Вращаясь вокруг мертвой звезды-пульсара, она обладает атмосферой, состоящей практически из чистого углерода. Это открытие, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, ломает существующие теории о формировании планет в таких экстремальных системах и заставляет ученых полностью переписать учебники.

Пациент, который поставил в тупик врачей

Объект исследования, PSR J2322-2650b, давно интриговал астрономов. Планета размером с Юпитер, которая вращается вокруг миллисекундного пульсара — быстро вращающейся нейтронной звезды, оставшейся после взрыва сверхновой. Такие системы называют «черными вдовами»: пульсар своим мощным излучением буквально «пожирает» своего компаньона. До сих пор считалось, что такие планеты — это «обглоданные» ядра бывших звезд, состоящие из смеси тяжелых элементов.

Однако когда команда астрофизиков направила на планету зеркала «Джеймса Уэбба» и проанализировала ее спектр, они увидели нечто невероятное. Вместо ожидаемой смеси кислорода, азота и других элементов, атмосфера оказалась перенасыщена молекулярным углеродом (C2 и C3). Соотношение углерода к кислороду там превышает 100, а к азоту — 10 000. Это мир, где в атмосфере практически нет ничего, кроме сажи и графита.

Мир, где облака из сажи, а ветры дуют назад

Что это значит в реальности? Представьте себе мир, где небо черное не от безвоздушности, а от углеродной пыли. Где вместо водяного пара облака состоят из сажи. Где с неба может идти графитовый снег, а вся атмосфера по составу напоминает грифель простого карандаша. Это открытие настолько выбивается из всего, что мы знали, что ученые даже не могут с уверенностью смоделировать такой мир.

Вдобавок ко всему, данные телескопа показали еще одну аномалию. На планете дуют мощные ветры, направленные на запад — против вращения планеты. Для горячих юпитеров, которые быстро вращаются (а PSR J2322-2650b делает оборот всего за 7.8 часа), характерны ветры, дующие на восток, по направлению вращения. Здесь же все наоборот. Это указывает на совершенно иную, еще не изученную динамику атмосферы.

Почему это ломает теории?

Открытие углеродной планеты не просто научное любопытство. Оно наносит удар по фундаментальной теории «черных вдов». Эта теория гласила, что пульсар «обдирает» внешние слои звезды-компаньона, оставляя после себя плотное ядро, богатое гелием, кислородом, азотом. Но откуда в таком объекте взялся почти чистый углерод в таких гигантских количествах, да еще и в атмосфере?

Текущие модели не могут этого объяснить. Ученые предполагают, что-либо процесс «обдирания» звезды устроен гораздо сложнее, чем мы думали, либо эта планета сформировалась по совершенно иному, пока неизвестному нам сценарию. Это тот редкий случай, когда одно открытие не отвечает на вопросы, а создает десяток новых, заставляя целую область астрофизики вернуться к чертежной доске.

С полными результатами исследования можно ознакомиться в оригинальной статье, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters.