荒谬的柠檬形状世界与我们见过的任何东西截然不同

一颗新发现的系外行星必须成为银河系中我们见过的最奇特世界的王冠。

它叫PSR J2322-2650b，所有东西都非常疯狂。这是个热的木星绕轨道运行一毫秒脉冲星被恒星引力拉伸成柠檬形状。它的大气中有碳蒸气，内部可能以氦为主，整个大气以极快的速度旋转——在反方向行星自转的。

“这真是个大惊喜，”天文学家高彼得说卡内基地球与行星实验室的成员。“我记得我们记录数据后，大家的反应是'这到底是什么？'”

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毫无疑问，我们的宇宙能够创造一些奇异的世界，范围广泛棉花糖般的氛围自金属云和刚玉雨自超致密“子弹”系外行星。

尽管他们经常推动看似可能的界限，大多数世界的性质和行为都可以被理解。PSR J2322-2650b 难以简单解释;它的性质其实并不符合已知的行星演化路径。

“很难想象你是如何获得如此高度碳浓集的成分的，”天文学家张迈克尔说芝加哥大学的。“这似乎排除了所有已知的形成机制。”

让我们从这颗恒星PSR J2322-2650（与系外行星相同，但末尾没有“b”）开始，距离约2055光年。这是一种被称为毫秒脉冲星–一个中子星并附带了更多功能。

中子星本身就够极端的，它由一颗大质量恒星的超致密坍缩核心形成，而这颗恒星已经死亡并爆发了超新星。这些残余可以达到质量是太阳质量的2.3倍，被压缩成直径仅20公里（12英里）的球体。

中子星被升级到毫秒级脉冲星它们以毫秒的速度旋转——PSR J2322-2650仅为3.46毫秒——同时从极地精确发射强力射线和伽马射线束。

这促成了PSR J2322-2650b的发现回到2017年.天文学家注意到，他们预期在主星的无线电脉冲中看到的精度有些......怪怪的。他们仔细检查了时间，追踪到扰动源于一个未见的行星质量伴星，约占木星质量的80%，绕脉冲星旋转7.8小时。

这就是我们所知的全部，直到JWST对该系统进行了深入考察。由于太空望远镜以红外波长观测宇宙，而非从恒星发射的无线电和伽马射线，因此能清晰观测系外行星，成为极佳的观测机会。

“这个系统独特之处在于，我们能够观察被主恒星照亮的行星，但却看不到主星本身，”天文学家玛雅·贝列兹奈说斯坦福大学的。“这样我们就能得到非常纯净的光谱。而且我们能比普通系外行星更详细地研究这个系统。”

这带来了对全球大气条件的一系列观测，包括风速和风向、温度以及成分。

行星科学家基于之前对系外行星大气的研究和基础化学知识，对系外行星大气应有的样子有一个大致的认识。作为第一个被分析大气层的脉冲星世界，PSR J2322-2650b可能存在一些异常现象，但没人完全预料到JWST观测结果。

首先，由于系外行星距离恒星如此接近，其大气层被宿主的引力拉成了足球形状。该大气被伽马射线束缚，使其温度约为1900开尔文（1630摄氏度，或2960华氏度）——远高于仅靠恒光加热时的1300开尔文。

大气层也在系外行星向西飞速移动，与行星东向自转方向相反，而东自转被锁定在脉冲星轨道上。

行星组成则是一切变得有些奇特的地方，大量碳可能在低空结晶成钻石雨。

“这是一种前所未有的行星大气，”张说.“我们没有看到我们在系外行星上预期的正常分子——比如水、甲烷和二氧化碳——而是分子碳，特别是碳₃以及C₂."

其中一些答案可能藏在这样一个问题中：一颗行星如何在产生中子星的核心坍缩超新星爆炸中幸存？其实，这个问题有很好的答案。至少在PSR J2322-2650b的情况下，情况并非如此。

根据其特性，张和他的同事认为，这颗系外行星可能根本不是作为行星开始——它最初是作为一颗氦星开始生命的。

被称为黑寡妇的脉冲星存在于与其他恒星的双星系统中，它们像黑寡妇蜘蛛吞噬伴侣一样慢慢吞噬它们。这种侵蚀解释了系外行星内部的氦气，甚至大气中的碳。

即便如此，仍有一些问题存在。

“伴星冷却时，内部的碳氧混合物开始结晶。”天体物理学家罗杰·罗马尼说斯坦福大学和卡夫利粒子天体物理与宇宙学研究所。

“纯碳晶体浮到顶部并与氦混合，这就是我们所看到的。但随后必须采取措施阻挡氧气和氮气。这正是争议所在。”

由于伴星不再处于能够支持原子核聚变的质量，它不再能被归类为恒星，甚至不能归类为棕矮星——这又是模糊界限的又一证据行星与恒星之间.

未来的观测或许有助于解开这个前所未见系统的奇异性。

“知道一切也挺好的，”罗姆尼说.“我很期待了解更多关于这氛围的怪异。有个谜题可以追逐真是太好了。”

该研究已发表于天体物理学杂志通讯.

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