NASA韦伯望远镜发现迄今最奇怪的行星之一

这一被正式命名为PSR J2322-2650b的天体，大气主要成分为氦和碳，而非大多数已知系外行星常见的气体。它质量与木星相当，被深色烟灰状云层笼罩，科学家认为在行星内部巨大压力下，这些云层中的碳可能被压缩成钻石。该行星围绕一颗快速旋转的中子星（也称为脉冲星）运行。
尽管经过详细观测，这颗行星的形成方式仍是未知数。芝加哥大学天体物理学家、研究首席研究员迈克尔·张表示：“这颗行星围绕的恒星非常奇特——质量与太阳相当，体积却只有一座城市那么大。这是一种前所未见的新型行星大气。”华盛顿特区卡内基地球与行星实验室的彼得·高说：“这完全是个意外。拿到数据后，我们的集体反应是‘这到底是什么？’”
PSR J2322-2650b围绕的脉冲星旋转速度极快，会从磁极发射强大电磁辐射束，间隔以毫秒计，其中大部分是伽马射线等高能粒子，韦伯望远镜的红外仪器无法探测。由于该恒星不会干扰韦伯的探测器，研究人员能在其整个轨道周期内观测行星，这很罕见，因为多数恒星比行星亮得多。斯坦福大学研究生玛雅·贝莱兹奈参与了行星形状和轨道建模，她称：“我们能看到行星被主星照亮却看不到主星，因此获得了非常清晰的光谱，能比研究普通系外行星更详细地研究该系统。”
科学家分析行星大气特征时发现了意外情况：迈克尔·张说：“我们没发现系外行星常见的水、甲烷、二氧化碳等分子，而是发现了分子碳，尤其是C3和C2。”行星内部极端压力可能使这些碳结晶，在地表深处形成钻石。但最令人困惑的是其形成机制，迈克尔·张表示：“很难想象这种高碳成分如何形成，它似乎排除了所有已知形成机制。”
该行星轨道离恒星极近，仅100万英里（地球距太阳约1亿英里），因此完成一次轨道运行仅需7.8小时。通过模拟行星移动时亮度的细微变化，研究人员确定脉冲星强大引力将其拉伸成柠檬状。
该系统可能属于罕见的“黑寡妇”类别：快速旋转的脉冲星与较小低质量伴星配对，早期伴星物质流向脉冲星，增加其转速并产生强大星风，星风与辐射逐渐剥离伴星物质，就像黑寡妇蜘蛛慢慢“吞噬”伴侣。但此案例中，伴星被国际天文学联合会归类为系外行星而非恒星。迈克尔·张说：“它不像普通行星那样形成，成分完全不同；也可能不是像‘正常’黑寡妇系统那样剥离恒星外部形成，因为核物理不会产生纯碳。”
斯坦福大学的罗杰·罗曼尼是黑寡妇系统专家，他提出可能解释：“伴星冷却时，内部碳氧混合物结晶，纯碳晶体浮到顶部混入氦中，这就是我们观测到的。但还需某种过程排除氧和氮，这存在争议。”他补充：“不知道所有答案也挺好，期待了解更多这种奇特大气的信息，有谜题去解开很棒。”
这一发现得益于詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外灵敏度和独特观测条件。它位于距地球约100万英里处，用巨大遮阳板保持仪器极冷，这对探测微弱红外信号至关重要。迈克尔·张说：“在地球，很多物体发热会干扰观测，地面观测完全不可行。”
芝加哥大学的其他贡献者包括雅各布·比恩教授、研究生布兰登·帕克·科伊，以及拉斐尔·卢克（曾为该校博士后，现就职于西班牙安达卢西亚天体物理研究所）。研究资金来自NASA和海辛-西蒙斯基金会。