这是什么鬼东西？天文学家发现拥有奇特大气层的全新系外行星

抖音热门 2025年12月22日 01:22 1 admin

想象一个天空布满烟尘般碳云的世界，地心深处可能埋藏着钻石海洋，整颗星球被拉扯成柠檬形状，每7.8小时就绕恒星转一圈。这听起来像科幻小说里的疯狂设定，却是詹姆斯·韦伯太空望远镜刚刚发现的真实系外行星。芝加哥大学天文学家迈克尔·张领导的团队在《天体物理学杂志快报》上报告了这个编号为PSR J2322-2650b的奇异世界，它的存在彻底颠覆了行星形成理论，让科学家们困惑不已。

这颗系外行星的第一个反常之处在于它的宿主恒星。它围绕着一颗脉冲星运行，这种天体是大质量恒星超新星爆发后留下的致密残骸，质量与太阳相当，体积却只有一座城市大小。脉冲星每秒自转数百次，从磁极发射出强烈的伽马射线和高能粒子束，像宇宙中精准计时的灯塔。但对韦伯望远镜来说，这种辐射几乎不可见，因为它专门探测红外波段。这种特殊性给了科学家们一个千载难逢的机会：观测行星本身而不受恒星耀眼光芒的干扰。

斯坦福大学研究生玛雅·贝莱兹奈解释说，这个系统的独特之处在于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。因此研究团队获得了非常纯净的光谱数据，能够以前所未有的细节研究行星的大气成分和物理特性。正是这些高质量数据揭示了行星的惊人秘密。

被撕扯的世界与碳之谜

当团队分析行星的大气光谱时，所有人都震惊了。卡内基地球与行星实验室的彼得·高回忆说，当他们拿到数据后，所有人的反应都是"这到底是什么"。在系外行星上通常能看到的水蒸气、甲烷和二氧化碳统统不见踪影，取而代之的是分子碳，特别是C3和C2分子。这种以碳为主、氦为辅的大气成分组合，在已知的6000多颗系外行星中绝无仅有。

这张艺术家绘制的概念图展示了系外行星 PSR J2322-2650b（左图）围绕一颗快速旋转的中子星（右图）运行时的可能形态。这颗质量远大于它的脉冲星的引力正将这颗木星质量的行星拉扯成一个奇特的柠檬形状。图片来源：NASA、ESA、CSA、Ralf Crawford（STScI）

更令人惊奇的是行星的形状。PSR J2322-2650b距离脉冲星仅100万英里，相比之下地球到太阳的距离是1亿英里。如此紧密的轨道使得这颗木星质量的行星遭受脉冲星强大引力的潮汐撕扯，被拉成了柠檬形状。它的一年只有7.8小时，平衡温度高达1900开尔文，相当于1627摄氏度。在这样的高温高压环境下，大气中的碳可能在行星内部深处结晶成钻石。

这颗行星属于罕见的"黑寡妇"系统。这个名字来源于一种蜘蛛，雌性会在交配后吃掉雄性。在天文学中，黑寡妇脉冲星系统指的是快速旋转的脉冲星与质量较小的伴星组成的双星系统。脉冲星强烈的辐射和星风会不断剥离伴星的外层物质，就像蜘蛛慢慢吞噬配偶一样。通常这类系统中的伴星是褐矮星或质量极小的恒星，但国际天文学联合会认定PSR J2322-2650b的质量和密度符合行星标准，这使它成为首个被正式分类为行星的黑寡妇系统伴星。

无法解释的形成之谜

PSR J2322-2650b最让科学家们头疼的问题是：它究竟是如何形成的？现有的所有行星形成理论都无法解释这颗行星的富碳成分。迈克尔·张坦言，很难想象这种极富碳的成分是如何形成的，这似乎排除了所有已知的形成机制。

如果按照正常行星形成理论，行星应该从恒星周围的原行星盘中凝聚而成，但脉冲星是恒星死亡后的残骸，周围不太可能存在适合行星形成的物质盘。如果认为它是被脉冲星剥离物质形成的黑寡妇伴星，核物理过程也不会产生纯碳这样的成分。斯坦福大学黑寡妇系统专家罗杰·罗曼尼提出了一个引人入胜的猜想：随着伴星冷却，其内部的碳氧混合物开始结晶，纯碳晶体漂浮到表面并与氦混合，这就是我们观测到的现象。但随后必须发生某种变化来阻止氧和氮的扩散，而这正是争议所在。

这个发现只有韦伯太空望远镜才能实现。望远镜位于距离地球一百万英里的太空深处，巨大的遮阳罩使仪器保持极低温度，这对红外观测至关重要。张解释说，地球上很多东西都很热，这些热量会严重干扰观测，因为它又增加了一个光子源。从地面上进行这种观测是绝对不可能的。

罗曼尼对这个谜题充满期待。他说，不知道所有事情也挺好，有这样一个谜题可以解开感觉很棒。这颗行星的发现提醒我们，宇宙的多样性远超人类想象。在恒星死亡残骸周围，在极端的引力和辐射环境中，竟然能存在这样一颗富含碳、形状古怪、可能内藏钻石的世界。它挑战着我们对行星定义的理解，也推动着行星科学向未知领域探索。正如团队成员所说，这绝对是一个惊喜，一个值得追寻的谜题。