NASA的詹姆斯?韋布空間望遠鏡近日取得了一項突破性發現:一顆圍繞脈沖星運行的系外行星,其大氣成分與現有行星形成理論大相徑庭。這顆編號為PSR J2322-2650b的天體,質量與木星相當,卻擁有以氦和碳為主的異常大氣層,甚至可能在深處凝結出鉆石。
這顆行星的獨特性首先體現在其宿主恒星——一顆毫秒脈沖星上。脈沖星是高速旋轉的中子星,會以毫秒至秒為間隔規律地發射電磁輻射束。由于輻射束僅在指向地球時才能被探測到,且這顆脈沖星本身不發光,科學家得以在行星的完整軌道周期內進行精細觀測。華盛頓卡內基地球與行星實驗室的研究員彼得?高表示:“當我們獲取數據后,團隊的反應是‘這到底是什么?’它與我們的預期截然不同。”
斯坦福大學參與行星形態與軌道建模的博士生瑪雅?貝萊茲奈進一步解釋了觀測的獨特性:“該系統的獨特之處在于,我們能觀測到行星被宿主星照亮,卻完全看不見宿主星本身。因此我們獲得了極其純凈的光譜數據,可比常規系外行星研究更深入。”
這顆行星的大氣成分尤為引人注目。芝加哥大學研究員、項目首席科學家張邁克爾指出:“我們未檢測到系外行星常見的水、甲烷或二氧化碳分子,卻發現了分子碳。”分子碳的大氣極為罕見,因為在1200°F(夜側最低溫)至3700°F(晝側最高溫)的環境下,碳原子極易與其他原子結合。分子碳占主導表明大氣中幾乎不含氧或氮。在迄今研究的約150顆太陽系內外行星中,尚未發現其他存在可探測分子碳的案例。
這顆行星的軌道特征也十分極端。它距離宿主星僅100萬英里(地日距離約9300萬英里),公轉周期僅7.8小時。巨大的引力將這顆木星質量的行星拉扯成怪異的檸檬狀。該雙星系統可歸類為“黑寡婦系統”——脈沖星通過星風與輻射持續侵蝕伴星。但此次伴星被確認為系外行星(質量低于13倍木星),而非恒星。
對于這顆行星的形成機制,科學家們提出了諸多疑問。張邁克爾質疑道:“它是否如普通行星般形成?不可能,因其成分完全不同。是否如典型黑寡婦系統通過剝離恒星外層形成?核物理過程無法產生純碳,這種極端富碳成分難以用已知機制解釋。”斯坦福大學研究者羅杰?羅馬尼則提出了一種推測:“伴星冷卻時,內部的碳氧混合物開始結晶。純碳晶體上浮至氦層形成可見云,但氧氮元素的缺失仍是未解之謎。”











