Vědci pomocí teleskopu James Webb pozorovali vzdálenou exoplanetu s atmosférou plnou sazí a diamantů, což zpochybnilo všechny dosavadní vysvětlení.
Jedna exoplaneta, která byla detekována teleskopem James Webb Space Telescope (JWST), má atmosféru, která se od známých kombinací helia a vodíku v atmosférách planet naší sluneční soustavy zásadně liší. Na rozdíl od běžných molekul, jako je voda, metan nebo oxid uhličitý, se zdá, že na této planetě existují saze, které se nacházejí blízko vrchní části atmosféry a kondenzují do diamantů v hloubce atmosféry. Tento typ atmosféry, tvořený heliem a uhlíkem, dosud nebyl na žádné jiné planetě zaznamenán. Co je ještě podivnější, hostitelská hvězda není normální hvězdou.
„Bylo to naprosto překvapující,“ uvedl spoluautor studie Peter Gao, vědecký pracovník Carnegie Earth and Planets Laboratory, v prohlášení. „Pamatuji si, jak po získání dat byla naše společná reakce: ‚Co to sakra je?‘ Je to extrémně odlišné od toho, co jsme očekávali.“
Neutronové slunce
Vědci zkoumali podivné prostředí planety známé jako PSR J2322-2650b v práci publikované v časopise The Astrophysical Journal Letters v úterý 16. prosince. Ačkoli byla planeta poprvé detekována rádiovým teleskopem v roce 2017, teprve ostré vidění JWST (který byl uveden do provozu v roce 2021) umožnilo prozkoumat prostředí PSR J2322-2650b ze vzdálenosti 750 světelných let.
PSR J2322-2650b obíhá kolem pulsaru. Pulsary jsou rychle se otáčející neutronové hvězdy — ultradenzní jádra hvězd, které explodovaly jako supernovy — a vyzařují radiaci ve krátkých, pravidelných pulzech, které jsou viditelné pouze tehdy, když jejich paprsky elektromagnetické radiace směřují přímo na Zemi. (To je samo o sobě podivné, protože není známo, že by jiné pulsary měly planetu v podobě plynného obra a málo pulsarů vůbec má planety, uvádí vědecký tým.)
Infračervené přístroje na JWST sice tuto konkrétní pulsar nemohou vidět, protože vysílá vysoce energetické gamma paprsky. Nicméně „neviditelnost“ pulsaru je pro vědce výhodou, protože mohou snadno prozkoumat společníka planetu PSR J2322-2650b a zjistit, jaké prostředí planeta má.
„Tento systém je jedinečný, protože můžeme pozorovat planetu osvětlenou její hostitelskou hvězdou, ale samotnou hvězdu vůbec nevidíme,“ uvedla spoluautorka Maya Beleznay, doktorandka fyziky na Stanfordově univerzitě. „Můžeme tento systém studovat podrobněji než běžné exoplanety.“
Tajemství vzniku
Příběh vzniku PSR J2322-2650b je záhadou. Nachází se pouhý milion mil (1,6 milionu kilometrů) od své hvězdy — téměř 100krát blíže, než je Země k Slunci. To je ještě podivnější, když vezmeme v úvahu, že plynní obři v naší sluneční soustavě jsou mnohem dál — například Jupiter je od Slunce vzdálen 484 milionů mil (778 milionů km).
Planeta obíhá kolem své hvězdy pouze za 7,8 hodiny a má tvar citronu, protože gravitační síly pulsaru na planetu silně působí. Na první pohled se zdá, že PSR J2322-2650b by mohla mít podobný scénář vzniku jako systémy „černé vdovy“, kde se sluneční hvězda nachází vedle malého pulsaru.
V systémech černé vdovy pulsar „konzumuje“ nebo eroduje blízkou hvězdu, podobně jako mýtus o chování černé vdovy, po níž je tento jev pojmenován. K tomu dochází, protože hvězda je tak blízko pulsaru, že její materiál padá na pulsar. Nadbytečný materiál hvězdy způsobuje, že pulsar postupně zrychluje a generuje silný „vítr“ radiace, který eroduje blízkou hvězdu.
Vedoucí autor Michael Zhang, postdoktorand zaměřující se na atmosféry exoplanet na University of Chicago, však uvedl, že tento scénář ztěžuje pochopení, jak PSR J2322-2650b vznikla. V současnosti se zdá, že vzniku planety není možné vysvětlit. „Vznikla tato planeta jako normální planeta? Ne, protože složení je naprosto odlišné,“ uvedl Zhang. „Je velmi obtížné si představit, jak byste mohli získat toto extrémně uhlíkově obohacené složení. Zdá se, že to vylučuje každý známý mechanismus vzniku.“
Diamanty ve vzduchu
Vědci stále nedokážou vysvětlit, jak se saze nebo diamanty dostaly do atmosféry exoplanety. Obvykle molekulární uhlík se na planetách, které jsou velmi blízko svým hvězdám, nevyskytuje kvůli extrémnímu teplu.
Jedna z možností, která by mohla odpovědět na tuto záhadu, přichází od spoluautora studie Rogera Romaniho, profesora fyziky na Stanfordově univerzitě a Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology. Navrhuje, že po ochlazení planety ze svého vzniku se uhlík a kyslík v jejím nitru krystalizovaly.
Ale ani to neobjasňuje všechny podivné vlastnosti. „Čisté uhlíkové krystaly se vznášejí směrem nahoru a mísí se do helia … ale pak se musí něco stát, aby se kyslík a dusík nedostaly dovnitř,“ vysvětlil Romani v tomtéž prohlášení. „A tady přichází ta záhada.“
Vědci doufají, že budou pokračovat ve studiu PSR J2322-2650b. „Je hezké nevědět všechno,“ řekl Romani. „Těším se na to, až se dozvím více o podivnostech této atmosféry. Je skvělé mít před sebou hádanku, kterou lze vyřešit.“
