Egy európai és amerikai intézmények részvételével működő nemzetközi csillagászcsoport azonosított egy megnyúlt, citromszerű sziluettjű exobolygóami arra kényszerít, hogy felülvizsgáljuk a Naprendszeren kívüli világok születésével és fejlődésével kapcsolatos néhány bevett elképzelést.
A tárgy, katalogizálva mint PSR J2322-2650b, elemezték a A James Webb űrteleszkóp (JWST), amelyet a NASA fejlesztett ki az Európai Űrügynökséggel (ESA) és a Kanadai Űrügynökséggel együttműködve. Az adatok nemcsak egy gravitáció által erősen torzított alakot mutatnak, hanem egy szokatlan légkör, amelyet hélium és szén ural ami megdöbbenti a tudományos közösséget.
Egy gázóriás citrom alakúra deformálódott
A PSR J2322-2650b tömege összehasonlítható a ...-val/-vel. JupiterDe alakja korántsem gömb alakú. A JWST megfigyeléseiből származó modellek azt mutatják, hogy Az egyenlítői átmérő körülbelül 38%-kal nagyobb, mint a poláris átmérő., amitől olyan benyomást kelt, mint egy amerikai focilabda vagy egy kinyújtott citrom.
Ennek a szélsőséges geometriának az oka az, hogy pulzár közelségeegy apró, nagyon sűrű neutroncsillag, amely nagy sebességgel forog. A bolygó csak 1,6 millió kilométerre a csillagátólelenyésző távolság a Földet a Naptól elválasztó körülbelül 150-160 millió kilométerhez képest. Ilyen körülmények között a gravitációs árapályerők Addig húzzák a bolygót, amíg deformálódik.
Ez a szűk pálya rendkívül rövidre teszi az évét: A PSR J2322-2650b körülbelül 7,8 órát vesz igénybe, hogy megkerülje a pulzárt.A gyakorlatban olyan, mintha a bolygót állandóan brutális gravitációs vonzás nehezítené, ami megmagyarázza a tudományos csapat által észlelt megnyúlt sziluettet.
Maguk a kutatók is elismerik, hogy a felfedezés váratlanul érte őket. Miután letöltötték az első adatokat a JWST-ről, a csoport reakciója szó szerint „…Mi a fene ez?", miután ellenőrizték, hogy az objektum sem alakjában, sem összetételében nem egyezik egyetlen eddig tanulmányozott exobolygóval sem.
Egy "fekete özvegy" típusú rendszer, amelynek áldozata egy bolygó
A PSR J2322-2650b mozgásának környezete is egyedülálló. A bolygó egy milliszekundumos pulzárEgy Nap tömegű neutroncsillag, amelyet egy város méretű testbe sűrítenek össze. Ezek az objektumok másodpercenként több százszor forognak, és Elektromágneses sugárzást bocsátanak ki melyek úgy söpörnek át az űrön, mint egy világítótorony sugara.
Az ilyen típusú konfigurációkat az úgynevezett „Fekete özvegy” rendszerekEzekben az esetekben a pulzár fokozatosan leválasztja az anyagot a kísérőjéről. Ez a kísérő jellemzően egy könnyűcsillag, amelynek gázburkát a gammasugarak és a nagy energiájú részecskeszelek bombázása leszakítja és elpárologtatja. Ebben az esetben azonban a pulzárt kísérő objektum egy hivatalosan is elismert exobolygó a Nemzetközi Csillagászati Unió által, és nem egy csillag.
A több mint 6.000 exobolygó A mai napig megerősített PSR J2322-2650b kiemelkedik a többi közül. Az egyetlen forró gázóriást észlelték pulzár körüli pályánTovábbá csak nagyon kis számú pulzárról ismert, amelyek bolygókat tartalmaznak, így a rendszer ritka természetes laboratóriummá válik az extrém fizika tanulmányozásához.
A pulzár főként a következő fényeket bocsátja ki: gamma-sugarak és más nagyon energikus részecskékami paradox módon megfigyelési előnynek bizonyul. Ezek a kibocsátások gyakorlatilag láthatatlan az infravörös műszerek számára a James Webb teleszkópból, hogy a teleszkóp tisztán rögzíthesse a bolygóról érkező hőfényt a szokásos fényes fősorozati csillag tükröződése nélkül.
Hélium és molekuláris szén által uralt légkör
Bár a citromsárga alak már önmagában is egyedivé teszi a PSR J2322-2650b-t, ami igazán megdöbbentette a szakembereket, az a egzotikus hangulatA más világokon látott szokásos molekulák helyett – mint például vízgőz, metán vagy szén-dioxid- a JWST infravörös megfigyelései olyan keveréket mutatnak, amelyben a következők dominálnak hélium és molekuláris szén.
Az elemzett spektrumok egyértelműen mutatják a következő jellemzőket: C₂ és C₃Két olyan szénmolekula-konfiguráció, amelyet még soha nem észleltek ilyen tisztán exobolygón. A tanulmány szerzői hangsúlyozzák, hogy a körülbelül 150 bolygó légköre A Naprendszeren belül és kívül részletesen tanulmányozott objektumok egyike sem hasonlít ehhez az objektumhoz.
A bolygón a hőmérséklet rendkívül magas. A pulzár által megvilágított oldalon eléri a közel ... 2.040 ºC, míg az árnyékolt oldalon, amelyet az árapály-csatolás mindig az ellenkező irányba irányít, a becslések körülbelül 650 ºCEbben a hőmérsékleti tartományban, ha bőségesen lenne más elem, a szén hajlamos lenne velük egyesülni, összetettebb molekulákat képezve ahelyett, hogy "szabad" molekuláris szénként jelenne meg.
Az elemzés azonban azt mutatja, hogy szinte teljes oxigén- és nitrogénhiány a légkörben. Ez a hiányosság megmagyarázza, miért dominálhat a szén C₂ és C₃ formájában, ugyanakkor rejtélyt vet fel a bolygó eredetével kapcsolatban: egyetlen standard bolygókeletkezési modell sem jósol ilyen szélsőséges összetételt, szénben gazdagot és más könnyű elemekben szegényt.
A kutatók még annak a lehetőségére is rámutatnak, hogy léteznek korom- és szénrészecskék felhői a felső rétegekben lebegve, ami a mélyben lehetne kondenzálódnak és gyémántszerű szerkezeteket hoznak létre, a témával kapcsolatos tanulmányok szerint ásványok és kőzetekBár ez az elképzelés egyelőre hipotetikus, illeszkedik a bolygó belsejében lévő nyomásra és hőmérsékletre vonatkozó számításokhoz.
Egy eredet, amely megkérdőjelezi a bolygóképződési modelleket
A tanulmány egyik nagy rejtélyévé vált annak megértése, hogyan alakulhatott ki egy ilyen jellemzőkkel rendelkező test. A cikk szerzői kizárják, hogy a PSR J2322-2650b egy ...-ként keletkezett. „Hagyományos” bolygó egy protoplanetáris korongbanmivel kémiai összetétele nem egyezik meg a csillagaikhoz közeli más gázóriásoknál megfigyelttel.
A hipotézis, miszerint az egy ősi kísérőcsillag csupasz maradványai A pulzár a külső rétegeket távolította el, ahogy az a tipikus fekete özvegyeknél történik. A csillagok belsejét szabályozó magfizika nem kedvez a nagy mennyiségű atommagképződésnek. szinte tiszta szén más elemek jelentős támogatása nélkül, így ez a forgatókönyv megmagyarázatlanul hagyja a bolygó jelenlegi légkörét.
Az egyik alternatív elképzelés, amelyet fontolóra vesznek, az, hogy a tárgy hűlésével a belső keverék a következőkből áll: a szén és az oxigén kristályosodni kezdEbben a folyamatban a szénkristályok A tisztább elemek hajlamosak voltak felemelkedni és keveredni a héliummal a külső rétegekben, így az oxigén jobban bezáródott a belsejébe vagy szilárd fázisokba szorult. Ennek ellenére a csillagászok elismerik, hogy Nem világos, hogyan sikerült ilyen hatékonyan eltávolítani az oxigént és a nitrogént a légkörből..
A tanulmányért felelősök szavaival élve, a rendszer úgy tűnik, ellentmond minden ismert képződési mechanizmusnakA tudományos közösség számára ez a fajta felfedezés kihívást jelent, de lehetőséget is kínál a jelenlegi elméletek tesztelésére, és szükség esetén újrafogalmazására.
A James Webb űrteleszkóp kulcsszerepe
A PSR J2322-2650b felfedezése a ... képességeinek köszönhető. James Webb Űrtávcső, a legerősebb aktív űrmegfigyelő központ, amelyet közösen irányítanak NASA-ban Európai Űrügynökség (ESA) és a Kanadai Űrügynökség. Található körülbelül 1,5 millió kilométerre a FöldtőlA Webb infravörös tartományban működik, és egy hatalmas napellenző védi a nap melegétől.
Ez a hővédő pajzs nagyon alacsony hőmérsékleten tartja a műszereket, lehetővé téve számukra a rendkívül gyenge jelek rögzítését. Európai talajról, még nagy távcsövekkel is, ez lenne... gyakorlatilag lehetetlen megfigyelni ilyen vékony légkört mint ennek az exobolygónak a hője: a Föld saját hője és a berendezés hője további fotonzajt okoz, amely elfedi a mért jelet.
A PSR J2322-2650b konkrét esetében az a tény, hogy a A pulzár halványan világít infravörös tartományban Ez a javára szólt. A JWST képes volt nyomon követni a bolygót teljes pályáján, és megmérni, hogyan változik a kibocsátott sugárzás a neutroncsillag körüli keringése során. Ez lehetővé tette a tudósok számára, hogy különösen tiszta spektrum, a közönséges csillagokra jellemző ragyogás nélkül.
Ennek az adatminőségnek köszönhetően a csapat nemcsak a C₂ és a C₃ jelenlétét tudta azonosítani, hanem a következőkét is: rekonstruálja a bolygó geometriáját és a hőmérséklet-eloszlást a nappali és az éjszakai féltekék között. Ez az információ kulcsfontosságú annak megértéséhez, hogyan reagál a gázóriások légköre az ilyen szélsőséges sugárzási viszonyokra.
A James Webb űrteleszkóp 2021-es felbocsátása óta számos eredményt szolgáltatott távoli galaxisokról, fiatal csillagokról és exobolygókról. Ilyen eredmények is vannak, mint ez... Megerősítik az űrinfrastruktúra szerepét az európai és globális csillagászatban., és megmutatják, hogy milyen mértékben vannak még meglepetések még olyan jól kutatott területeken is, mint az óriásbolygók fizikája.
A PSR J2322-2650b modellel a különös világok listája egy új taggal bővül: egy óriási, forró gáznemű, citrom alakúra deformálódottEgy milliszekundumos pulzár körül keringő, hélium és molekuláris szén által uralt légkörrel, belsejében pedig gyémántképződési potenciállal rendelkező bolygó, amely messze nem illik a klasszikus modellekbe, olyan rejtélygé vált, amely a James Webb űrteleszkóp és más obszervatóriumok jövőbeli megfigyeléseivel arra kényszeríthet minket, hogy módosítsuk a bolygók szélsőséges környezetben történő kialakulásának és fejlődésének megértését.
