このアーティストのコンセプトは、PSR J2322-2650b (左) と呼ばれる系外惑星が、高速回転するパルサーの周りを周回しているときにどのように見えるかを示しています。クレジット:NASA、ESA、CSA、ラルフ・クロフォード (STScI) NASA のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用している天文学者は、少し普通とは違う系外惑星を発見しました。研究チームは、近くのパルサーによってレモン状に広がった木星質量世界が、水蒸気やメタンではなく炭素分子によって支配される大気に包まれているのを発見した。
PSR J2322-2650b と名付けられたこの天体は、死んだ恒星ホストの周りを猛スピードで 7.8 時間で周回します。非常に近いため、その軌道の長さはわずか約 100 万マイルです。
研究者らは、地球の赤外線スペクトルにおける炭素分子、特に C2 と C3 の特徴を報告しています。この組み合わせは、調査された他の惑星大気では見られませんでした。 この結果は化学的に非常に偏りがあるため、巨大ガス惑星やパルサーを周回する典型的な「ブラック・ウィドウ」系の標準的な形成説が除外されているようです。
PSR J2322-2650 システムでは、パルサーの放射は主に高エネルギー (ガンマ線と粒子) です。つまり、ウェッブは、可視光と赤外光で輝く通常の星を見るようにパルサーを「見て」いません。
ここでは、その奇妙さが利点に変わります。ほとんどの系外惑星系では、恒星が惑星の信号を圧倒するため、天文学者は短い通過中にかすかな大気の指紋を見つけ出さなければなりません。しかし、この最新の発見では、研究者らは惑星の赤外線放射がその軌道全体にわたって変化するのを観察し、通常よりもきれいなスペクトルを抽出することができます。
極端な軌道
地球と太陽の距離のおよそ 1% の位置にあるこの惑星は、パルサーの重力によって潮汐方向に歪められており、モデルによれば、木星の質量体が丸く引っ張られ、細長い「レモン」のような形状になることが示唆されています。
「この惑星は、まったく奇妙な恒星を周回しています。太陽の質量でありながら都市の大きさです」と、この研究の主任研究者であるシカゴ大学のマイケル・チャン氏は述べ、 この研究は天体物理ジャーナル レターズへの掲載が認められています。 。
「これは、これまで誰も見たことのない、新しいタイプの惑星の大気です。」
ウェッブが拾ったものは、惑星のシルエットよりも奇妙です。水蒸気、二酸化炭素、メタンなど、高温の巨大系外惑星でよく検出されるよく知られた分子の代わりに、このスペクトルは C2 および C3 分子炭素を示しています。
それは化学的には大変なことだ。地球の推定温度、つまり夜側の最も寒い部分で華氏約 1,200 度 (摂氏約 650 度)、昼側の最も暑い部分で華氏約 3,700 度 (摂氏 2,040 度) になると、炭素は反応しようとします。
酸素または窒素が容易に入手できる場合、炭素はそれらと結合し、遊離炭素分子として残るのではなく、他の化合物を形成する傾向があります。 炭素分子が豊富に存在するということは、大気が酸素と窒素が極度に不足していることを示しています。
「この極めて炭素が豊富な組成物がどのようにして得られるのかを想像するのは非常に困難です」とチャン氏は言う。 「それは既知の形成メカニズムをすべて排除しているようです。」
研究ではまた、この惑星は「風が強い」と説明されており、軌道上の赤外線の明るさの変化から強い西向きの風が吹いていると推測されている。これは、片面で強烈な放射線を浴びながら、8 時間以内に本拠地を周回することを余儀なくされている世界では、予想されるような地球規模の循環です。
これは惑星の宝石でしょうか?
このアーティストのコンセプトは、系外惑星 PSR J2322-2650b がどのようなものかを示しています。周回するはるかに重いパルサーからの重力が、木星の質量世界をこの奇妙なレモンの形に引き込んでいます。イラスト:NASA、ESA、CSA、ラルフ・クロフォード (STScI) 興味深い点の 1 つは、地球の炭素が豊富な化学反応が圧力と温度に基づいていることです。このような大気中の炭素は、すすのようなエアロゾル、つまり上層で雲のように機能する小さな粒子を形成する可能性があります。より深いところでは、押しつぶされる圧力下で、炭素が結晶形態に強制される可能性があります。研究者らは、深部での炭素の凝縮が…それを待ってから…ダイヤモンドを生成する可能性があると指摘しています。
それは、天文学者たちが直接的な、宝石を手にするという意味で「ダイヤモンドを発見した」という意味ではありません。これは、ウェッブのスペクトルから推定される化学物質のインベントリにより、ダイヤモンドの形成が惑星の内部物理のもっともらしい結果であることを意味しており、モデルが改善され、より多くのデータが到着するにつれて引っ張るべきもう一つの糸となります。
「この極めて炭素が豊富な組成物がどのようにして得られるのかを想像するのは非常に困難です」とチャン氏は言う。 「それは既知の形成メカニズムをすべて排除しているようです。」
この話の最も難しい部分は、潮汐がどのようにして接近した惑星を引き伸ばすのかを説明できないことだ。これは、既知のカテゴリに属さないように見える大気を持つパルサーの周りで、どのようにして木星質量の伴星にたどり着くのかを説明しています。
NASAは、約6,000の既知の系外惑星のうち、軌道を公転するパルサーはほんの一握りであり、パルサーを周回している間に質量、半径、温度の点で真に「ホットジュピターに似ている」と表現されているのはPSR J2322-2650bだけであると指摘している。 したがって、天文学者は基本的にサンプル サイズ 1 で研究を行っています。
この発見は刺激的な写真であり、それが価値のあるものであることを強調しています。それは単に新しい雰囲気の成分リストではありません。これは、惑星と惑星の残骸が暴力的な環境でどのように進化するかを示すモデルのストレス テストです。
