Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил экзопланету, атмосфера которой бросает вызов современным теориям формирования планет. Планета, обозначенная как PSR J2322-2650b, обладает массой, сопоставимой с Юпитером, но её атмосфера состоит почти исключительно из гелия и молекулярного углерода — смеси, которую учёные никогда ранее не наблюдали. Исследователи предполагают наличие в атмосфере сажевых облаков, а в более глубоких слоях — возможно, образование кристаллов углерода, подобных алмазам.
Особенностью этой экзопланеты является и её звезда — пульсар, представляющая собой быстро вращающуюся, чрезвычайно плотную нейтронную звезду, испускающую пучки излучения. «Джеймс Уэбб» не может наблюдать пульсар непосредственно, так как его инструменты не рассчитаны на столь высокоэнергетическое излучение, однако это обстоятельство стало преимуществом. Отсутствие помех от света звезды позволило с беспрецедентной точностью изучить планету и получить чрезвычайно чёткие данные на протяжении всей её орбиты.
Температуры на PSR J2322-2650b чрезвычайно высоки: от 650 °C в наиболее холодной области до более 2000 °C в самой горячей. Несмотря на это, в атмосфере присутствуют молекулы чистого углерода (C₂ и C₃), которые обычно не формируются в присутствии кислорода или азота. Это указывает на то, что атмосфера планеты крайне бедна другими элементами. Подобный состав наблюдается впервые, и у учёных пока нет однозначного объяснения, как он мог сформироваться.
Наиболее удивительным результатом стало обнаружение в атмосфере планеты именно молекулярного углерода — атомов углерода, связанных в небольшие молекулы. В атмосферах других экзопланет часто находят воду, метан или углекислый газ, но здесь их нет: только углерод и гелий без явных следов кислорода или азота. Такой тип атмосферы не предсказывается существующими моделями, объясняющими рождение планет.
Одной из возможных гипотез является то, что по мере остывания планеты материалы в её недрах начали разделяться. Более лёгкие кристаллы углерода могли подняться вверх и смешаться с гелием в атмосфере. Но для этого что-то должно было предотвратить попадание в смесь кислорода и азота. Именно эту загадку исследователи пока не могут разгадать.
PSR J2322-2650b находится чрезвычайно близко к своей звезде — на расстоянии всего около 1 миллиона километров. Для сравнения, Земля удалена от Солнца на 150 миллионов километров. Полный оборот вокруг пульсара планета совершает менее чем за 8 часов. Такая близость подвергает её мощным гравитационным силам, которые деформируют планету, придавая ей вытянутую форму, похожую на лимон.
Данная система может быть разновидностью так называемых пар «чёрная вдова», обычно состоящих из пульсара и маломассивной звезды-компаньона, которая со временем разрушается под воздействием излучения пульсара. Однако в данном случае объектом-компаньоном является именно планета, а не звезда.
Согласно текущим определениям, экзопланета — это тело массой менее 13 масс Юпитера, вращающееся вокруг звезды или её остатка. PSR J2322-2650b соответствует этим критериям, но её происхождение остаётся загадкой. Она, по-видимому, не сформировалась как обычная планета, но и не является остатком разрушенной звезды, как в типичных системах «чёрная вдова». Не существует известных моделей, которые могли бы объяснить существование планеты с таким обилием углерода и почти полным отсутствием кислорода или азота. Это открытие ставит новые вопросы о том, как планеты рождаются и эволюционируют в экстремальных условиях.