Επιστήμονες, χρησιοποιώντας το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, παρατήρησαν αυτό το παράξενο σώμα σε σχήμα λεμονιού, που πιθανώς περιέχει διαμάντια στον πυρήνα του και κάνει ασαφή τη γραμμή μεταξύ πλανητών και αστεριών. Με την επίσημη ονομασία PSR J2322-2650 b, αυτό το αντικείμενο έχει μια εξωτική ατμόσφαιρα που κυριαρχείται από ήλιο και άνθρακα, σε αντίθεση με οποιαδήποτε άλλη που έχει παρατηρηθεί μέχρι τώρα. Έχει μάζα περίπου ίδια με αυτή του Δία, αλλά σύννεφα αιθάλης επιπλέουν στον αέρα και βαθιά μέσα στον πλανήτη. Αυτά τα σύννεφα άνθρακα μπορούν να συμπυκνωθούν και να σχηματίσουν διαμάντια. Περιφέρεται γύρω από ένα ταχέως περιστρεφόμενο αστέρι νετρονίων. Το πώς σχηματίστηκε ο πλανήτης είναι ένα μυστήριο.
Ένας παράξενος πλανήτης (αριστερά) περιστρέφεται γύρω από ένα ταχέως περιστρεφόμενο αστέρι νετρονίων που ονομάζεται πάλσαρ (δεξιά). Η απεικόνιση αυτού του καλλιτέχνη δείχνει ότι οι βαρυτικές δυνάμεις από το πολύ βαρύτερο πάλσαρ τραβούν τον κόσμο στο σχήμα ενός λεμονιού. Αυτός ο πλανήτης, που μελετήθηκε με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb της NASA, φαίνεται να έχει μια εξωτική ατμόσφαιρα που δεν μοιάζει με καμία που έχουμε δει ποτέ πριν. Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά των NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
«Ο πλανήτης περιφέρεται γύρω από ένα αστέρι που είναι εντελώς παράξενο – με μάζα του Ήλιου, αλλά το μέγεθος μιας πόλης», εξήγησε ο Michael Zhang του Πανεπιστημίου του Σικάγο, ο κύριος ερευνητής αυτής της μελέτης, η οποία έγινε δεκτή για δημοσίευση στο περιοδικό The Astrophysical Journal Letters. «Πρόκειται για έναν νέο τύπο ατμόσφαιρας πλανήτη που κανείς δεν έχει ξαναδεί». «Αυτή ήταν μια απόλυτη έκπληξη», δήλωσε το μέλος της ομάδας Peter Gao του Εργαστηρίου Γης και Πλανητών Carnegie στην Ουάσινγκτον. «Θυμάμαι αφού συγκεντρώσαμε τα δεδομένα, η συλλογική μας αντίδραση ήταν “Τι στο καλό είναι αυτό;”»
Ένα παράξενο ζευγάρι
Ο νέος πλανήτης, PSR J2322-2650 b, βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα ταχέως περιστρεφόμενο αστέρι νετρονίων, γνωστό και ως πάλσαρ. Αυτό το αστέρι εκπέμπει δέσμες ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από τους μαγνητικούς του πόλους σε τακτά διαστήματα που απέχουν μόλις χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αλλά το αστέρι εκπέμπει κυρίως ακτίνες γάμμα και άλλα σωματίδια υψηλής ενέργειας, τα οποία είναι αόρατα στα υπέρυθρα όργανα του τηλεσκοπίου Webb.
Αυτό σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορούν να μελετήσουν τον πλανήτη με περίπλοκη λεπτομέρεια σε ολόκληρη την τροχιά του – συνήθως ένα εξαιρετικά δύσκολο έργο, επειδή τα αστέρια συνήθως επισκιάζουν κατά πολύ τους πλανήτες τους. «Αυτό το σύστημα είναι μοναδικό επειδή μπορούμε να δούμε τον πλανήτη που φωτίζεται από το άστρο που τον φιλοξενεί, αλλά να μην βλέπουμε καθόλου τον μητρικό αστέρα», εξήγησε η Maya Beleznay, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, η οποία εργάστηκε στη μοντελοποίηση του σχήματος του πλανήτη και της γεωμετρίας της τροχιάς του. «Έτσι, έχουμε ένα πραγματικά άψογο φάσμα. Και μπορούμε να μελετήσουμε αυτό το σύστημα καλύτερα με περισσότερες λεπτομέρειες από τους κανονικούς εξωπλανήτες».
Κάνοντας μια σύνοψη των χαρακτηριστικών του πλανήτη, η ομάδα εξεπλάγη. «Αντί να βρούμε τα κανονικά μόρια που περιμένουμε να δούμε σε έναν εξωπλανήτη – όπως νερό, μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα – είδαμε μοριακό άνθρακα, συγκεκριμένα C3 και C2», δήλωσε ο Zhang. Στον πυρήνα του πλανήτη, που υποβάλλεται σε έντονη πίεση, είναι πιθανό αυτός ο άνθρακας να συμπιεστεί σε διαμάντια. Αλλά για τους επιστήμονες, το μεγαλύτερο ερώτημα είναι πώς θα μπορούσε να σχηματιστεί ένας τέτοιος πλανήτης. «Είναι πολύ δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς αποκτά αυτή την εξαιρετικά πλούσια σε άνθρακα σύνθεση», δήλωσε ο Zhang. «Φαίνεται να αποκλείει κάθε γνωστό μηχανισμό σχηματισμού». Το πώς δημιουργήθηκε ο πλανήτης είναι ένα μυστήριο.
Ένα παζλ που πρέπει να λυθεί
Το PSR J2322-2650b βρίσκεται σε εξαιρετικά κοντινή απόσταση από το άστρο του, μόλις 1 εκατομμύριο μίλια μακριά. Αντίθετα, η απόσταση της Γης από τον Ήλιο είναι περίπου 100 εκατομμύρια μίλια. Λόγω της εξαιρετικά στενής τροχιάς του, ολόκληρο το έτος του εξωπλανήτη – ο χρόνος που χρειάζεται για να κάνει μια περιφορά γύρω από το άστρο του – είναι μόλις 7,8 ώρες. Εφαρμόζοντας μοντέλα στις διακυμάνσεις φωτεινότητας του πλανήτη κατά την τροχιά του, η ομάδα διαπιστώνει ότι τεράστιες βαρυτικές δυνάμεις από το πολύ βαρύτερο πάλσαρ έλκουν τον πλανήτη με μάζα όσο ο Δίας σε σχήμα λεμονιού.
Μαζί, το αστέρι και ο εξωπλανήτης μπορούν να θεωρηθούν ως σύστημα «μαύρης χήρας». Οι «μαύρες χήρες» είναι ένας σπάνιος τύπος συστήματος, όπου ένα ταχέως περιστρεφόμενο πάλσαρ συνδυάζεται με ένα μικρό, χαμηλής μάζας συνοδό. Στο παρελθόν, υλικό από το συνοδό θα ρέει στο πάλσαρ, προκαλώντας το να περιστρέφεται πιο γρήγορα με την πάροδο του χρόνου, κάτι που τροφοδοτεί έναν ισχυρό άνεμο. Αυτός ο άνεμος και η ακτινοβολία στη συνέχεια βομβαρδίζουν και εξατμίζουν το μικρότερο και λιγότερο ογκώδες αστέρι.Όπως η αράχνη από την οποία πήρε το όνομά του, το πάλσαρ καταναλώνει αργά τον άτυχο σύντροφό του. Αλλά σε αυτήν την περίπτωση, ο μικροσκοπικός σύντροφος θεωρείται επίσημα εξωπλανήτης από τη Διεθνή Αστρονομική Ένωση, και όχι άστρο.
«Σχηματίστηκε αυτό το πράγμα σαν ένας κανονικός πλανήτης; Όχι, επειδή η σύνθεση είναι εντελώς διαφορετική», είπε ο Zhang. «Σχηματίστηκε αφαιρώντας το εξωτερικό ενός άστρου, όπως σχηματίζονται τα «φυσιολογικά» συστήματα μαύρης χήρας; Πιθανώς όχι, επειδή η πυρηνική φυσική δεν παράγει καθαρό άνθρακα». Το μέλος της ομάδας, Ρότζερ Ρομάνι, του Στάνφορντ και του Ινστιτούτου Αστροφυσικής και Κοσμολογίας Σωματιδίων Kavli, είναι ένας από τους κορυφαίους ειδικούς παγκοσμίως στα συστήματα μαύρης χήρας. Προτείνει ένα υποβλητικό φαινόμενο που θα μπορούσε να συμβεί στη μοναδική ατμόσφαιρα.
«Καθώς ο συνοδός αστέρας ψύχεται, το μείγμα άνθρακα και οξυγόνου στο εσωτερικό αρχίζει να κρυσταλλώνεται», διατύπωσε η θεωρία του Ρομάνι. «Κρύσταλλοι καθαρού άνθρακα επιπλέουν στην επιφάνεια και αναμειγνύονται με το ήλιο, και αυτό βλέπουμε. Αλλά τότε κάτι πρέπει να συμβεί για να κρατήσει το οξυγόνο και το άζωτο μακριά. Και εκεί υπάρχει η διαμάχη». «Αλλά είναι ωραίο να μην τα ξέρεις όλα», είπε ο Ρομάνι. «Ανυπομονώ να μάθω περισσότερα για την παραξενιά αυτής της ατμόσφαιρας. Είναι υπέροχο να έχεις ένα παζλ να κυνηγήσεις».
Με την υπέρυθρη «όραση» και την εξαιρετική ευαισθησία του, αυτή είναι μια ανακάλυψη που μόνο το τηλεσκόπιο Webb θα μπορούσε να κάνει. Η θέση του σε απόσταση ενός εκατομμυρίου μιλίων από τη Γη και η τεράστια ηλιακή του θωράκιση κρατούν τα όργανα πολύ κρύα, κάτι που είναι απαραίτητο για τη διεξαγωγή αυτών των παρατηρήσεων. «Είναι πολύ δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς προκύπτει αυτή η εξαιρετικά εμπλουτισμένη με άνθρακα σύνθεση. Φαίνεται να αποκλείει κάθε γνωστό μηχανισμό σχηματισμού.» «Στη Γη, πολλά πράγματα είναι ζεστά και αυτή η θερμότητα επηρεάζει πραγματικά τις παρατηρήσεις, επειδή είναι μια άλλη πηγή φωτονίων με την οποία πρέπει να ασχοληθείς», εξήγησε ο Zhang. «Δεν είναι καθόλου εφικτό από το έδαφος.»
Περισσότερα στο https://news.uchicago.edu/story/nasas-webb-telescope-finds-bizarre-atmosphere-lemon-shaped-exoplanet
