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宇宙惊现‘柠檬形’碳富集系外行星,挑战现有行星形成理论

时间:2026-01-04 15:51:43    浏览:
北京 —— 利用詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)的突破性观测,国际天文学家团队近日确认了一颗前所未见的系外行星——PSR J2322+2650 b。这颗距离地球约750至4000光年(不同研究估算略有差异)的奇特天体,不仅外形酷似柠檬,其大气中更富含罕见的碳分子(C与C),彻底颠覆了人类对行星形成与演化的传统认知。
该行星围绕一颗高速旋转的脉冲星(即死亡恒星的致密残骸)运行,轨道距离仅约160万公里,不足日地距离的1%。在如此极端的引力环境下,脉冲星强大的潮汐力将行星拉伸成明显的椭球状,呈现出独特的“柠檬”外形。更令人震惊的是,它绕母星公转一周仅需7.8小时,表面温度高达2000摄氏度,即使背阳面也维持在约650℃
最引人注目的是其大气成分。韦伯望远镜的高精度红外光谱分析显示,PSR J2322+2650 b的大气中几乎不含水、甲烷或二氧化碳等常见分子,反而以氦和游离碳分子为主。这种“负氧负氮”的极端化学环境,在目前已研究的150多颗系外行星中绝无仅有。
“我们看到数据的第一反应是:‘这到底是什么鬼东西?’”研究合作者、卡内基科学研究所的Peter Gao博士坦言,“它的存在完全超出了现有模型的预测。”
科学家推测,在行星深层大气中,高温高压可能促使碳结晶为钻石,并以“钻石雨”的形式沉降。这一假说虽能部分解释观测到的碳富集现象,却仍无法说明为何氧气和氮气被彻底排除——这成为当前最大的未解之谜。
该系统被归类为一种罕见的“黑寡妇脉冲星系统”,通常指脉冲星通过高能辐射逐步吞噬伴星。但此次发现的伴星质量低于13倍木星质量,被国际天文学联合会正式认定为系外行星,使其成为首个被确认的“行星级黑寡妇”案例。
“这颗行星的起源可能代表了一种全新的天体形成机制,”芝加哥大学首席研究员Michael Zhang表示,“现有理论既无法解释其纯碳主导的大气,也无法说明它如何在如此恶劣环境中幸存至今。”
此项研究成果已于2025年12月23日发表于《天体物理学杂志快报》(The Astrophysical Journal Letters),标志着人类对极端系外行星的认知迈入新纪元。随着韦伯望远镜持续深入观测,科学家期待未来能揭开更多宇宙“怪胎”背后的物理奥秘。

背景资料
  • 行星名称:PSR J2322+2650 b

  • 母星类型:毫秒脉冲星(中子星)

  • 公转周期:7.8小时

  • 表面温度:650°C – 2000°C

  • 大气特征:富含C、C碳分子,几乎无氧/氮

  • 可能现象:深层大气中存在钻石凝结与沉降

  • 研究机构:芝加哥大学、斯坦福大学、卡内基科学研究所等

  • 观测设备:詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)


 

    Tags:脉冲星 詹姆斯 天文学家

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