Citrom alakú, gyémántokat rejtő bolygót találtak a James Webb-távcsővel

Az újonnan megfigyelt világ megnyúlt, citrom alakú formát mutat, és elképzelhető, hogy belső rétegeiben gyémántot tartalmaz. Szokatlan jellemzői miatt nehezen sorolható be, valahol a hagyományosan bolygónak és csillagnak tekintett objektumok között helyezkedik el.

Egyedülálló szénbolygó

A PSR J2322-2650b nevű objektum légköre elsősorban héliumból és szénből áll, ellentétben a legtöbb ismert exobolygón megfigyelt gázokkal. Tömege összehasonlítható a Jupiterével, a bolygót pedig sötét, koromszerű felhők burkolják. A bolygó belsejében uralkodó rendkívüli nyomás miatt a kutatók szerint a felhők szénje gyémánttá sűrűsödhet. A bolygó egy gyorsan forgó neutroncsillag körül kering.

Részletes megfigyelések ellenére a bolygó kialakulásának pontos módja ismeretlen marad.

„A bolygó egy teljesen különös csillag körül kering – a Nap tömegével, de város méretével” – mondta Michael Zhang, a chicagói egyetem asztrofizikusa, a tanulmány vezető kutatója. A kutatást a The Astrophysical Journal Letters elfogadta publikálásra. „Ez egy teljesen új típusú bolygólégkör, amit korábban senki sem látott.”

„Teljes meglepetés volt” – mondta Peter Gao a washingtoni Carnegie Föld- és Bolygólaboratóriumból. „Amikor megkaptuk az adatokat, a közös reakciónk az volt: ‘Mi ez tulajdonképpen?’”

Bolygó egy pulzár körül

A PSR J2322-2650b egy neutroncsillag, más néven pulzár körül kering, amely rendkívül gyorsan forog.

A pulzárok erős elektromágneses sugárnyalábokat bocsátanak ki mágneses pólusaikból, ezredmásodpercekben mérhető intervallumokban. A sugárzás jelentős része gamma-sugárzás és más nagy energiájú részecskék formájában jelenik meg, amelyek a Webb infravörös műszerei számára láthatatlanok.

Mivel a csillag nem fedi el a Webb érzékelőit, a kutatók az egész keringés alatt meg tudják figyelni a bolygót. Ez ritkán lehetséges, hiszen a legtöbb csillag sokkal fényesebb, mint a körülöttük keringő bolygók.

„Ez a rendszer egyedi, mert a bolygót a kísérő csillag fénye világítja meg, de a csillagot magát egyáltalán nem látjuk” – mondta Maya Beleznay, a Stanford Egyetem hallgatója, aki részt vett a bolygó alakjának és pályájának modellezésében. „Így valóban tiszta spektrumot kapunk, és részletesebben tanulmányozhatjuk a rendszert, mint a hagyományos exobolygókat.”

Meglepő légköri felfedezés

A bolygó légköri spektrumának elemzése során a kutatók teljesen váratlan jelenségre bukkantak.

„A szokásos molekulák – víz, metán, szén-dioxid – helyett molekuláris szenet, kifejezetten C3 és C2 formákat találtunk” – mondta Zhang.

A bolygó belsejében uralkodó extrém nyomás miatt a szén kristályosodhat, potenciálisan gyémántot képezve a felszín alatt.

A legrejtélyesebb kérdés azonban továbbra is megválaszolatlan marad:

„Nagyon nehéz elképzelni, hogyan jöhet létre ez a rendkívül szénben gazdag összetétel” – mondta Zhang. „Úgy tűnik, minden ismert kialakulási mechanizmust kizár.”

Halálos közelség a csillaghoz

A PSR J2322-2650b rendkívül közel kering csillagához, mindössze 1 millió mérföldre. Összehasonlításképp: a Föld 100 millió mérföldre van a Naptól.

A közelség miatt a bolygó csupán 7,8 óra alatt kerüli meg teljesen a csillagot. A kutatók a bolygó fényességének apró változásait modellezve megállapították, hogy a pulzár hatalmas gravitációs ereje nyújtja a bolygót citrom alakúra.

A rendszer a ritka „fekete özvegy” kategóriába tartozhat, ahol egy gyorsan forgó pulzár alacsony tömegű kísérővel párosul. A kísérőből korábban anyag áramlott a pulzárra, növelve annak forgását és táplálva egy erős szelet. A szél és a sugárzás fokozatosan elszívja az anyagot a kisebb objektumtól.

Ebben az esetben azonban a kísérő az IAU szerint exobolygó, nem csillag.

„Ez a bolygó nem úgy alakult ki, mint egy normál bolygó, mert az összetétele teljesen más” – mondta Zhang. „Valószínűleg nem úgy jött létre, hogy egy csillag külső rétegét csupaszította, mint a klasszikus fekete özvegy rendszerekben. A nukleáris fizika nem állít elő tiszta szenet.”

Rejtély, amit a tudósok meg akarnak oldani

Roger Romani, a Stanford Egyetem és a Kavli Intézet kutatója, a fekete özvegy rendszerek egyik vezető szakértője, felvetett egy lehetséges magyarázatot a bolygó különös légkörére:

„Amint a kísérő lehűl, a belső szén-oxigén keverék kristályosodni kezd. A tiszta szénkristályok a felszínre emelkednek, és a héliummal keverednek, amit látunk. De valaminek távol kell tartania az oxigént és a nitrogént. Itt van vita” – mondta Romani.

„De jó, hogy nem tudunk mindent. Várom, hogy többet megtudjunk a légkör furcsaságáról. Remek érzés, hogy van egy rejtvényünk” – tette hozzá.

Miért volt létfontosságú a Webb

A felfedezés csak a James Webb Űrtávcső infravörös érzékenysége és különleges megfigyelési körülményei miatt vált lehetségessé. A Webb körülbelül egymillió mérföldre a Földtől helyezkedik el, hatalmas naptakaróval hűtve a műszereket, ami elengedhetetlen a halvány infravörös jelek észleléséhez.

„A Földön sok minden forró, és ez zavarja a megfigyelést, mert plusz fotonforrásként lép fel” – mondta Zhang. „Földről ez abszolút nem lenne megvalósítható.”