Vedci neverili vlastným očiam. Objavili planétu v tvare citróna

PSR J2322-2650b je exoplanéta (planéta obiehajúca okolo inej hviezdy ako Slnko) s hmotnosťou podobnou Jupiteru, ktorú pozorovali vedci z NASA pomocou vesmírneho teleskopu Jamesa Webba. Výskumníkov zaujala jej atmosféra, v ktorej dominuje hélium a uhlík.

„Bolo to totálne prekvapenie. Pamätám si, že po zozbieraní údajov bola naša kolektívna reakcia: ‚Čo to do pekla je?‘ Je to úplne iné, ako sme očakávali,“ povedal Peter Gao z Laboratória Zeme a planetárnych systémov v Carnegieho inštitúte vo Washingtone.

Gao a jeho kolegovia venovali článok v časopise The Astrophysical Journal Letters planéte PSR J2322-2650b. Predpokladajú, že ju pravdepodobne obklopujú oblaky sadzí, ktoré hlboko vo vnútri planéty môžu kondenzovať a tvoriť diamanty.

Takúto atmosféru sme ešte nikdy nevideli

PSR J2322-2650b obieha okolo pulzaru – rotujúcej neutrónovej hviezdy, ktorá v pravidelných intervaloch vyžaruje lúče elektromagnetického žiarenia. Tieto lúče je možné vidieť iba vtedy, keď sú namierené priamo na Zem.

Výskumníci očakávajú, že pulzar bude vyžarovať predovšetkým gama lúče a iné vysokoenergetické častice, ktoré sú neviditeľné pre infračervené svetlo teleskopu Webb. To umožní detailné štúdium planéty bez toho, aby hviezda prekážala.

„Tento systém je jedinečný, pretože môžeme pozorovať planétu osvetlenú jej hostiteľskou hviezdou, ale nemôžeme vidieť samotnú hviezdu. To nám umožňuje získať skutočne kryštalické spektrum a študovať tento systém podrobnejšie ako väčšinu exoplanét,“ vysvetlila Maya Beleznay, doktorandka na Stanfordskej univerzite, ktorá pracovala na modelovaní tvaru a orbitálnej geometrie planéty.

Michael Zhang, jeden z hlavných autorov štúdie, povedal, že vedci očakávali, že na planéte uvidia „normálne“ molekuly, ako je voda, metán a oxid uhličitý. Namiesto toho však videli molekulárny uhlík, konkrétne C3 a C2. Pri teplotách planéty (od približne +650 do viac ako +2 000 stupňov Celzia) sa molekulárny uhlík typicky viaže s inými atómami v atmosfére. Dominuje iba vtedy, keď nie je prítomný takmer žiadny kyslík ani dusík. Z približne 150 študovaných exoplanét nebol molekulárny uhlík zistený na žiadnej inej.

Planéta v tvare citróna

PSR J2322-2650b je veľmi blízko svojej hviezdy – približne 1,5 milióna kilometrov, zatiaľ čo Zem je od Slnka vzdialená približne 150 miliónov kilometrov. Z tohto dôvodu trvá rok na planéte iba 7,8 pozemských hodín. Obrovská gravitačná sila pulzaru dáva planéte tvar citróna.

Zo 6 000 známych exoplanét je PSR J2322-2650b jediným plynným obrom obiehajúcim okolo pulzaru a len niekoľko takýchto hviezd bolo pozorovaných ako hostiteľ planét. To vedie vedcov k otázke, ako sa toto nezvyčajné nebeské teleso sformovalo.

„Vznikla táto vec ako normálna planéta? Nie, pretože jej zloženie je úplne iné. Vznikla tak, že hviezda bola zbavená svojej vonkajšej vrstvy, ako vznikajú bežné systémy čiernej vdovy (v ktorých pulzar „pohltí“ svojho spoločníka)? Pravdepodobne nie, pretože jadrová fyzika neprodukuje čistý uhlík. Je veľmi ťažké si predstaviť, ako sa táto extrémne uhlíkom obohatená atmosféra formuje. Zdá sa, že to vylučuje akýkoľvek známy mechanizmus vzniku,“ pripustil Zhang.

Spoluautor štúdie Roger Romani zo Stanfordskej univerzity a Kavliho inštitútu pre časticovú astrofyziku a kozmológiu navrhol jav, ktorý by sa mohol vyskytovať v atmosfére PSR J2322-2650b.

„Ako sa jeho spoločník ochladzuje, zmes uhlíka a kyslíka v jeho vnútri začína kryštalizovať. Čisté uhlíkové kryštály stúpajú na povrch a miešajú sa s héliom, a to je to, čo vidíme. Potom sa však musí niečo stať, aby sa kyslík a dusík nedostali von. A tu prichádza na rad záhada. Je však pekné nevedieť všetko. Nemôžem sa dočkať, kedy sa dozviem viac o zázrakoch tejto atmosféry. Je skvelé mať záhadu, ktorú je možné vyriešiť,“ priznal Romani.