Планета у мёртвой звезды озадачила астрономов

Телескоп Джеймса Уэбба изучил PSR J2322-2650b — странную планету у пульсара. В её атмосфере обнаружили молекулярный углерод, которого не видели у других экзопланет. Учёные пока не понимают, как такой объект вообще мог появиться.


История про «планету, где льются алмазы», звучит как готовая космическая открытка. Но в случае PSR J2322-2650b самое интересное не в алмазах. Алмазы здесь — лишь возможное следствие. Настоящая проблема для астрономов в другом: телескоп Джеймса Уэбба увидел атмосферу, которая почти не укладывается в известные сценарии образования планет.

PSR J2322-2650b была открыта ещё в 2017 году методом пульсарного тайминга. Это не обычная планета рядом со звездой вроде Солнца. Она вращается вокруг пульсара — сверхплотной нейтронной звезды, оставшейся после взрыва сверхновой. Такой объект может иметь массу Солнца, но размеры большого города. Его излучение приходит импульсами, а вокруг работает крайне жёсткая среда из высокоэнергетических частиц.

Планета находится очень близко к пульсару — примерно в миллионе миль, тогда как Земля удалена от Солнца примерно на 100 миллионов миль. Один год там длится всего 7,8 часа. Из-за такой близости гравитация пульсара растягивает объект, и модели показывают не привычный шар, а деформированную форму, которую в NASA описывают как похожую на лимон.

JWST смог рассмотреть систему необычно чисто. Обычно звезда засвечивает планету, но здесь пульсар в основном излучает гамма-лучи и другие высокоэнергетические частицы, невидимые для инфракрасных приборов Уэбба. Поэтому исследователи получили спектр планеты почти без обычной звёздной помехи. А дальше началось странное.

Вместо ожидаемых для экзопланет молекул — воды, метана, углекислого газа — в спектре обнаружили молекулярный углерод C₂ и C₃. Атмосфера выглядит богатой гелием и углеродом, с экстремально высокими отношениями углерода к кислороду и азоту. Руководитель исследования Майкл Чжан прямо сформулировал проблему: это «новый тип атмосферы планеты», которого раньше никто не видел. Астроном Питер Гао описал реакцию команды ещё проще: после получения данных у них возник вопрос — «что это вообще такое?».

Именно отсюда берётся тема алмазов. В такой углеродной среде могут возникать облака сажи. Глубже, при большом давлении, углерод способен кристаллизоваться. Роджер Романи из Стэнфорда предложил сценарий, при котором смесь углерода и кислорода внутри объекта остывает, чистые углеродные кристаллы всплывают наверх и перемешиваются с гелием. В популярном пересказе это быстро превращается в «алмазный дождь». Научно корректнее говорить осторожнее: исследователи допускают образование алмазов внутри или в глубинных слоях, но не описывают это как привычный дождь на поверхности. Поверхности у такого газового мира в обычном смысле может вообще не быть.

Главный тупик — происхождение. Если PSR J2322-2650b сформировалась как обычный газовый гигант, её состав должен быть другим. Если это остаток звезды, которую пульсар постепенно «обглодал», как в системах типа «чёрная вдова», тоже возникает проблема: такое ядро не должно быть почти чисто углеродным, без ожидаемого набора других элементов. Чжан поэтому и говорит, что объект, похоже, выбивает из рук все известные механизмы формирования.

Это не значит, что астрономия «сломалась». Скорее, найден редкий крайний случай, который заставляет уточнять модели. PSR J2322-2650b находится между привычными категориями: по массе и температуре она напоминает горячий юпитер, по окружению живёт у мёртвой звезды, по химии не похожа ни на одну из примерно полутора сотен планет, атмосферы которых уже детально изучали.

Именно такие объекты и нужны Уэббу. Не для красивого заголовка про алмазы, а для проверки границ того, что считается возможным. Если планета у пульсара может иметь атмосферу из молекулярного углерода и гелия, значит, Вселенная собирает планетные системы не только по тем рецептам, которые хорошо работают рядом со звёздами вроде Солнца.

ИЗНАНКА

PSR J2322-2650b интересна не тем, что там «идут алмазные дожди». Это слишком удобная картинка. Гораздо важнее другое: у мёртвой звезды найден объект, который выглядит как планета, ведёт себя как планета, но по химии будто собран не из того набора деталей. Иногда новое знание начинается не с ответа, а с честного признания: перед нами вещь, которую существующие схемы пока не объясняют.

Фото: соцсети/редакция ИЗНАНКИ.