NASA发现“柠檬星” 大气成分颠覆科学认知

　　近期，科学家使用美国太空总署（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），观测到了一颗极其罕见的系外行星。它的外型非传统的圆形，而是受强大引力拉扯呈现“柠檬”形状，且它的大气成分挑战了当代科学的理解范畴。

　　据NASA报道，这颗外型似柠檬的行星，正式名称为“PSR J2322-2650b”。它的最低密度为每立方公分1.8克，属于木星质量天体，拥有一层以氦和碳为主的奇特大气，其大气层中布满石墨尘埃，行星深处的高压环境甚至可能存在钻石结构。目前，相关论文已于12月15日发表在《天文物理学杂志快报》上。

　　这颗行星距离地球约2,000至2,500光年的系外行星，是目前确认的6,000颗系外行星中，唯一一颗围绕“脉冲星”运行的气态巨大行星，其质量、半径和温度都与热木星相似（类型与木星相似但高温）。不过，它是如何形成，对天文学家仍属于未解之谜。

　　目前，国际天文学联合会将系外行星定义为，质量小于13颗木星且围绕着恒星、褐矮星或恒星遗骸（例如脉冲星）运行的天体。

　　另外，“PSR J2322-2650b”属于脉冲星的“伴星”，距离脉冲星仅160万公里，绕行一周（公转）仅需7.8小时，与地球到太阳的距离（约为1.6亿公里）相比可谓异常接近。“脉冲星”是死亡恒星的超高密度核心（中子星），它的大小只有一座城市大，质量却堪比太阳质量，并会规律地发出强大的伽玛射线和粒子流。

　　由于该系统没有其它恒星光线干扰，让天文学家可以进行极精细的研究。结果发现，脉冲星不断用高能射线轰击“PSR J2322-2650b”行星，且巨大引力将其拉扯成独特的“柠檬”形状。这些作用使其夜间温度约650°C，白天温度则高达2030°C左右。

　　虽然“PSR J2322-2650b”所处的环境被归类为“黑寡妇系统”（Black Widow pulsar），但本身却是一个极其特殊的案例。这是一种罕见的双星系统，快速旋转的脉冲星就像黑寡妇蜘蛛吃掉配偶一样，吞噬伴星流过来的物质，并用强烈的星风与辐射轰击伴星。虽然它处于这种环境，但保留了类似木星的质量。

　　研究人员还发现，“PSR J2322-2650b”行星大气上的“碳”十分特殊。韦伯望远镜侦测到了在高温环境下的C₃和C₂分子。这类碳分子只有在氧气、氮气几乎不存在的情况下，才会占据主导地位。更让天文学家困惑的是，太阳系内外大约150颗被详细研究大气的行星中，没有任何一颗拥有这种化学特征。

　　研究团队表示，他们未来会继续观测这颗“柠檬星”的动态，很期待能了解更多关于这种奇特行星的信息。

　　“这完全出乎我的意料。记得我们拿到数据后，当时大家的反应都是‘这到底是什么？’，因为这与我们预想的截然不同。”该研究的合著者、华盛顿卡内基地球与行星实验室的彼得·高（Peter Gao）对NASA新闻室说。

　　加州斯坦福大学博士生玛雅·贝莱兹奈（Maya Beleznay）参与了行星形状及其轨道几何结构的建模工作。她则表示，“这个系统非常独特，因为我们能够观测到被宿主恒星照亮的行星，却完全看不到宿主恒星本身（在红外波段）。因此，我们能够获得非常纯净的光谱，详细研究这个系外行星系统。”

　图为木星。NASA新发现的“PSR J2322-2650b”，外表酷似“柠檬”且是一颗热木星。（shutterstock）

　　“这颗行星围绕着一颗极其奇特的恒星运行。它拥有前所未闻的大气层，上面没有常见水、甲烷和二氧化碳等分子，而是充满了C₃和C₂”这项研究的首席研究员、芝加哥大学的迈克尔·张（Michael Zhang）接着说道。

　　张博士补充说：“这颗行星的形成过程和普通行星截然不同，且与一般的黑寡妇系统也不同。此外，它的物理核心不会产生纯碳，因此很难想像这些碳是如何形成的，这超乎我们已知任何的形成机制。”

　　对此，该研究的合著者、斯坦福大学和卡弗里粒子天体物理与宇宙学研究所的罗杰·罗曼尼（Roger Roman）提出了一种可能。他推测，“随着伴星冷却，内部的碳与氧混合物开始结晶。这些碳晶体（类似石墨或钻石）漂浮到表面并与氦混合，形成了我们观测到的景象。不过，什么机制阻止了氧气和氮气的扩散仍是个谜。”