Научници који користе НАСА-ин свемирски телескоп Џејмс Веб идентификовали су раније непознату врсту егзопланета, чија атмосфера пркоси садашњим идејама о томе како би планете требало да се формирају.
Новоуочени свет има растегнути облик налик лимуну и чак може да садржи дијаманте дубоко у себи. Његове чудне карактеристике отежавају класификацију, јер се налазе негде између онога што астрономи обично сматрају планетом и звездом.
Свет угљеника за разлику од било ког другог
Објекат, званично назван ПСР Ј2322-2650б, има атмосферу у којој доминирају хелијум и угљеник, а не познати гасови који се виде на већини познатих егзопланета. Са масом која је упоредива са Јупитером, планета је обавијена тамним облацима налик чађи. Под интензивним притисцима унутар планете, научници верују да би угљеник из ових облака могао бити компримован у дијаманте. Планета кружи око неутронске звезде која се брзо окреће.
Упркос детаљним запажањима, како је ова планета настала остаје непознато.
„Планета кружи око звезде која је потпуно бизарна – масе Сунца, али величине града“, рекао је астрофизичар са Универзитета у Чикагу Мајкл Џанг, главни истраживач студије. Истраживање је прихваћено за објављивање у Тхе Астропхисицал Јоурнал Леттерс. „Ово је нова врста атмосфере планете коју нико раније није видео.“
„Ово је било апсолутно изненађење“, рекао је Питер Гао из Царнегие лабораторије за Земљу и планете у Вашингтону, „Сећам се, након што смо добили податке, наша заједничка реакција је била „Шта је ово дођавола?“
Планета која кружи око пулсара
ПСР Ј2322-2650б кружи око неутронске звезде, познате и као пулсар, која се окреће изузетном брзином.
Пулсари емитују снажне снопове електромагнетног зрачења са својих магнетних полова у интервалима мереним у милисекундама. Већина тог зрачења долази у облику гама зрака и других високоенергетских честица које су невидљиве Вебовим инфрацрвеним инструментима.
Пошто сама звезда не преплављује Вебове детекторе, истраживачи могу да посматрају планету кроз читаву њену орбиту. Ово је ретко могуће, јер већина звезда сија много јаче од планета око њих.
„Овај систем је јединствен јер можемо да видимо планету осветљену њеном звездом домаћином, али не видимо звезду домаћина уопште“, рекла је Маја Белезнај, дипломирани студент Универзитета Стенфорд која је помогла у моделирању облика и орбите планете. „Тако да добијамо заиста нетакнут спектар. И можемо боље да проучавамо овај систем детаљније од нормалних егзопланета.“
Запањујуће атмосферско откриће
Када су научници анализирали атмосферски потпис планете, открили су нешто сасвим неочекивано.
„Уместо да пронађемо нормалне молекуле које очекујемо да видимо на егзопланети – попут воде, метана и угљен-диоксида – видели смо молекуларни угљеник, посебно Ц3 и Ц2“, рекао је Зханг.
Екстремни притисак унутар планете могао би да изазове кристализацију тог угљеника, потенцијално формирајући дијаманте дубоко испод површине.
Ипак, најзагонетније питање остаје без одговора.
„Веома је тешко замислити како добијате ову изузетно угљеником обогаћену композицију“, рекао је Зханг. „Изгледа да искључује сваки познати механизам формирања.“
Планета у смртоносном загрљају
ПСР Ј2322-2650б орбитира изузетно близу своје звезде, удаљене само 1 милион миља. Поређења ради, Земља се налази око 100 милиона миља од Сунца.
Због ове близине, планета завршава пуну орбиту за само 7,8 сати (време које је потребно да обиђе своју звезду).
Моделирајући суптилне промене у светлини планете док се креће, истраживачи су утврдили да интензивне гравитационе силе из много тежег пулсара растежу планету у њен облик сличан лимуну.
Систем може припадати реткој категорији познатој као црна удовица. У овим системима, пулсар који се брзо окреће је упарен са мањим пратиоцем мале масе. У ранијим фазама, материјал са пратиоца је теко на пулсар, повећавајући његово окретање и подстичући снажан ветар. Тај ветар, заједно са интензивним зрачењем, постепено скида материјал са мањег објекта.
Попут паука по коме је добио име, пулсар полако прождире свог партнера.
У овом случају, међутим, пратилац је класификован као егзопланет од стране Међународне астрономске уније, а не као звезда.
„Да ли се ова ствар формирала као нормална планета? Не, јер је састав потпуно другачији“, рекао је Зханг. „Да ли је настао уклањањем спољашњости звезде, као што се формирају ‘нормални’ системи црне удовице? Вероватно није, јер нуклеарна физика не прави чисти угљеник.“
Мистерија коју научници желе да реше
Роџер Романи са Универзитета Станфорд и Института за астрофизику честица и космологију Кавли један је од водећих светских стручњака за системе црне удовице. Он је предложио могуће објашњење за чудну атмосферу планете.
„Како се пратилац хлади, мешавина угљеника и кисеоника у унутрашњости почиње да кристалише“, рекао је Романи. „Кристали чистог угљеника лебде до врха и мешају се у хелијум, и то је оно што видимо. Али онда се нешто мора догодити да задржи кисеоник и азот. И ту постоји контроверза.“
Али лепо је не знати све“, додао је Романи. „Радујем се што ћу сазнати више о чудности ове атмосфере. Сјајно је имати слагалицу за потрагом.“
Зашто је Веб направио разлику
Ово откриће је било могуће само због инфрацрвене осетљивости свемирског телескопа Џејмс Веб и јединствених услова посматрања. Позициониран око милион миља од Земље, Веб користи масивни штитник од сунца како би своје инструменте одржао изузетно хладним, што је неопходно за откривање слабих инфрацрвених сигнала.
„На Земљи је много ствари вруће, а та топлота заиста омета посматрања јер је то још један извор фотона са којим морате да се носите“, рекао је Зханг. „То апсолутно није изводљиво са земље.
Додатни сарадници Универзитета у Чикагу били су проф. Јацоб Беан, постдипломац Брандон Парк Цои и Рафаел Лукуе, који је био постдокторски истраживач на УЦхицагу, а сада ради на Институто де Астрофисица де Андалуциа у Шпанији.
Средства за истраживање дошла су од НАСА-е и Хеисинг-Симонс фондације.
