一颗“钻石行星”绕着中子星飞行,天文学家彻底懵了
发布时间:2025-12-21 23:29 浏览量:15
天文学家发现了一颗富含碳的系外行星,它拥有奇特的大气层和形状,围绕着一颗中子星运行,其极端条件挑战了当前的行星形成模型。
这张艺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。
这颗行星的编号是 PSR J2322-2650b。按质量算,它和木星差不多,但外形却被强大的引力拉扯得细长,像一颗被拉伸的柠檬。更夸张的是,它的大气层几乎不含水、甲烷或二氧化碳这些“常规配置”,而是充满了碳和氦。这样的组合,在已知的系外行星中从未出现过。
科学家之所以能看清这一切,靠的是詹姆斯·韦伯太空望远镜。它观测到的并不是恒星本身,而是行星在轨道上被照亮后反射和辐射出的红外信号。巧的是,这颗行星的宿主是一颗脉冲星,主要释放的是高能辐射,对红外观测几乎没有干扰。换句话说,行星被“照亮了”,而恒星却几乎“隐身”了,这在系外行星研究中非常罕见。
正是因为这种干净的观测条件,科学家才第一次在行星大气中明确看到了分子碳的信号,比如 C₂ 和 C₃。没有水,没有甲烷,没有二氧化碳,只有像烟尘一样弥漫的碳云。在极高压的环境下,这些碳甚至可能在行星内部结晶,形成类似钻石的结构。
问题随之而来:这样一颗行星,到底是怎么形成的?
它距离中子星非常近,只有大约一百万英里。作为对比,地球到太阳的距离是一亿英里左右。也正因为轨道贴得太近,它绕行一圈只需要 7.8 个小时。强烈的潮汐力不断撕扯着它的结构,把原本可能接近球形的天体拉成了如今这种怪异的形状。
从系统类型来看,它很像一种被称为“黑寡妇”的组合。在这种系统中,一颗高速自转的中子星会通过辐射和星风,逐渐剥离并吞噬伴星的物质。过去,人们见过伴星被啃到只剩下一点残骸,但那通常还是恒星层面的故事。
而这一次,这个残存天体被正式归类为行星。
问题是,无论按传统的行星形成理论,还是按黑寡妇系统中“剥离恒星外壳”的路径,都很难解释为什么会剩下一个几乎由碳主导的世界。核反应不会自然生成一颗“纯碳行星”,而普通行星形成过程也无法筛选出这样的成分比例。
有一种推测认为,伴星在逐渐冷却的过程中,其内部的碳氧混合物发生了结晶,纯碳结构上浮并进入大气层,与氦混合,形成了如今看到的景象。但这仍然解释不了一个关键问题:为什么氧和氮没有一起出现。
说白了,这是一道暂时没人能完全解开的题。
而正是这种“不知道答案”,让这个发现格外迷人。它提醒我们,即便研究宇宙已经几十年,有些天体依然能用一种近乎粗暴的方式告诉人类:你以为自己对宇宙已经很了解了,其实我们所知道的仍然只是冰山一角。
也正因为如此,这颗奇特的行星,可能会成为未来几年里反复被提起的对象。它不一定马上改写理论,但它已经成功让现有模型,显得不再那么可靠了。