韦伯拍到宇宙钻石雨！科学家集体傻眼：这行星不该存在！

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美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到一颗围绕脉冲星运行的罕见系外行星，其充满碳和氦的大气层无法用现有的行星形成理论解释，内部甚至可能正在下“钻石雨”。

科学家利用美国宇航局（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜，观测到了一种极为罕见的系外行星，其大气成分彻底挑战了学界对其形成机制的既有认知。这篇相关论文已于周二发表在《天体物理学杂志通讯》上。

这颗代号为 PSR J2322-2650b 的天体拥有木星级别的质量，却呈现出前所未见的奇异大气特征——以氦和碳为主导。其大气中可能漂浮着烟尘云，而在行星深处，这些碳云极有可能凝结并形成钻石。截至目前，这颗行星的形成机制仍是一个未解之谜。

“这完全出乎意料，”美国卡内基科学研究所地球与行星实验室的共同作者高彼得表示，“记得数据下载完成后，我们集体惊呼‘这到底是什么？’它与我们的预期截然不同。”

这颗行星围绕着一颗脉冲星（快速旋转的中子星）公转。脉冲星会以毫秒至秒级的规律间隔发射电磁辐射束，这些脉冲束仅在扫过地球方向时才可见，如同宇宙中的灯塔。

该毫秒脉冲星预计主要发射伽马射线及其他高能粒子，这些辐射在韦伯望远镜的红外观测波段中是不可见的。这种特殊的观测环境消除了宿主恒星明亮光芒的干扰，使科学家得以在行星的整个轨道周期内对其进行极为精细的观测。

“该系统的独特之处在于：我们能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，”负责为行星形状及其轨道几何结构建模的美国斯坦福大学博士生玛雅·贝莱兹奈解释道，“因此我们获得了极其纯净的光谱。相较于普通系外行星，我们能更深入地研究这个系统。”

PSR J2322-2650b 距离其母星仅100万英里，轨道异常紧凑——作为对比，地球与太阳的距离约为1亿英里。由于距离极近，这颗系外行星绕母星公转一圈仅需7.8小时。来自质量远超其自身的脉冲星的强大引力，正将这颗木星质量的行星剧烈拉扯，使其呈现出奇特的柠檬形状。

该行星的温度分布极端：夜侧最冷处约为1200华氏度，而昼侧最热处则高达3700华氏度。

“这颗行星围绕的恒星极其奇特——质量与太阳相当，体积却仅如城市大小，”本研究首席研究员、美国芝加哥大学的迈克尔·张指出，“这是前所未见的全新行星大气类型。我们没有发现系外行星常见的分子——如水、甲烷和二氧化碳，而是观测到了分子碳，具体为C3和C2。”

分子碳的出现极为罕见，因为在如此高温下，若大气中存在其他原子，碳通常会与之结合。分子碳仅在几乎不含氧气或氮气的环境中才能占据主导地位。在天文学家研究过的约150颗太阳系内外行星中，此前尚未发现其他行星存在可检测的分子碳。

这颗恒星与系外行星构成的系统可被视为“黑寡妇”系统的变体。“黑寡妇”系统是一种罕见的双星系统，由高速自转的脉冲星与低质量伴星组成。通常情况下，伴星物质会持续流向脉冲星，加速其自转并产生强劲恒星风，进而不断轰击并蒸发较小的伴星。正如其名，脉冲星正缓慢吞噬着它的伴星。

然而，本例中的伴星被正式认定为系外行星。根据国际天文学联合会的定义，围绕恒星、棕矮星或脉冲星等恒星残骸运行，且质量低于13倍木星质量的天体为系外行星。在已知逾6000颗系外行星中，这是唯一一颗围绕脉冲星运行且类似气态巨行星（质量、半径和温度与热木星相似）的天体。

迈克尔·张教授对该天体的起源提出了质疑：“它是否像普通行星那样形成？不，因为其成分完全不同。是否像典型的‘黑寡妇’系统那样通过剥离恒星外层形成？大概也不是，因为核物理机制无法产生纯碳。这种极度富碳的成分形成机制难以想象，似乎排除了所有已知的形成模型。”

研究合著者、美国斯坦福大学卡弗里粒子天体物理与宇宙学研究所的罗杰·罗曼尼提出了一种假设。“伴星冷却时，内部的碳氧混合物可能开始结晶，”罗曼尼解释道，“纯碳晶体会浮至顶层并与氦气混合，这或许就是我们观测到的现象。但随后必须发生某种未知的物理作用，才能将氧气和氮气隔离——这正是谜团所在。”

“不过未知也未尝不是好事，”罗曼尼补充道，“我期待进一步探索这层奇异大气层的奥秘。能追寻这样的谜题实属幸事。”

凭借其红外视域与极致灵敏度，这项发现唯有韦伯望远镜能够实现。它位于距地球百万英里的轨道，并配有巨型遮阳罩使仪器保持极低温状态，这是进行此类观测的必要条件，地面观测无法完成此类研究。

这项研究再次证明，宇宙中存在着远超人类想象的奇异世界，而每一次对“不可能”的观测，都在拓展我们对物理法则和天体演化的理解边界。

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