JWST objevil exoplanetu obíhající kolem pulsaru, jejíž atmosféra je složena výhradně z uhlíku

Věda postupuje na základě dat, která neodpovídají našemu současnému chápání. Alespoň takovou teorii formuloval Thomas Kuhn ve své slavné knize O struktuře vědeckých revolucí. Vědci by tedy měli vítat nová data, která zpochybňují jejich chápání fungování vesmíru. Nedávný článek, dostupný v preprintové verzi na arXiv, využívající data z vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST), možná právě našel data, která to dokážou. Zkoumal exoplanetu obíhající kolem milisekundového pulsaru a zjistil, že její atmosféra je tvořena téměř výhradně čistým uhlíkem.

Tento typ pulsaru s označením PSR J2322-2650 je známý jako systém „černá vdova“ (Black Widow), protože své vysokoenergetické výbuchy pohání krádeží materiálu ze sousední hvězdy. V tomto případě se tato sousední hvězda pravděpodobně „zmenšila“ na doprovodnou planetu typu „horkého Jupitera“, která obíhá kolem své mateřské neutronové hvězdy každých 7,8 hodiny. Typický proces vzniku „černé vdovy“ má dva kroky – v prvním kroku neutronová hvězda (která je v tomto případě také pulsarem) krade materiál, a v druhém kroku sežehne svůj doprovod vysokoenergetickým gama zářením, čímž strhne většinu vnějších vrstev doprovodné hvězdy a výsledkem je exoplaneta o velikosti Jupitera složená převážně z hélia.

Exoplaneta obíhající kolem pulsaru PSR J2322-2650, známá jako PSR J2322-2650 b, skutečně odpovídá popisu planety velikosti Jupitera a zdá se, že má stejnou hustotu, jaká by se dala očekávat, kdyby byla tvořena převážně héliem. Její atmosféra se však nepodobá žádnému jinému dosud pozorovanému průvodci černé vdovy. Podle spektrografického výzkumu JWST se její atmosféra skládá převážně z elementárního uhlíku ve formě trikarbonu (C3) nebo dikarbonu (C2).

Tyto typy prvků se obvykle nacházejí v ohonech komet nebo v plamenech zde na Zemi. Jejich přítomnost v atmosféře planety, zejména v tak hojném množství, je pro vědu nová.

Další zajímavou věcí na atmosféře exoplanety je rozdíl mezi denní a noční stranou. Na denní straně, která je vždy přivrácena k pulsaru, protože planeta je slapově vázaná, mohou teploty dosáhnout i více než 2000 ℃ a jsou zde velmi jasné chemické podpisy. Na noční straně však nebyly zaznamenány téměř žádné spektrální čáry, což naznačuje, že tato strana planety je pokryta sazemi nebo něčím podobným.

Aby dále dokázali, jak zvláštní je atmosféra této planety, vědci vypočítali poměry mezi uhlíkem a kyslíkem, stejně jako mezi uhlíkem a dusíkem. Poměr C/O byl přes 100, zatímco poměr C/N byl přes 10 000. Pro srovnání, Země má poměr C/O 0,01 a poměr C/N 40. Je zřejmé, že na této planetě je hodně uhlíku.

A to se příliš nehodí do modelů, jak si vědci mysleli, že by se planeta měla formovat. V rámci procesu „černé vdovy“ měly být vnější vrstvy planety buď odsáty doprovodnou hvězdou, nebo zničeny zářením této hvězdy. Skutečnost, že tak bohatá uhlíková atmosféra stále existuje, zůstává záhadou. Existují procesy, které mohou takovou atmosféru vytvořit, jako je fúze bílých trpaslíků mezi „uhlíkovými hvězdami“, ale ani to nedokáže vysvětlit, jak se poměr uhlíku a kyslíku planety tak zvýšil.

Jiné aspekty planety se však shodují s obecnou teorií. Cirkulační modely předpovídají, že rychle rotující planety, jako je PSR J2322-2650 b, by měly mít silné západní větry, které se liší od typických východních větrů na jiných horkých Jupiterech se slapovým polem. Data JWST ukazují, že nejteplejší část planety se nachází asi 12 stupňů západně od středu, což poskytuje vůbec první pozorovací důkaz tohoto jevu západního větru.

Jinými slovy, planeta PSR J2322-2650 b je rozporuplná. Má správnou velikost a tvar pro typický systém černé vdovy. Její cirkulace také dobře odpovídá našim nejlepším modelům. Ale její atmosféra je něco úplně jiného a vědci se budou muset vrátit k teorii, aby se pokusili najít způsob, jak ji s novými daty vysvětlit. Zatímco se tím budou zabývat, JWST bude pokračovat ve skenování oblohy a hledat další anomálie, které by mohly vést k další vědecké revoluci.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/jwst-finds-an-exoplanet-around-a-pulsar-whose-atmosphere-is-all-carbon

autor: František Martinek