نام آن PSR J2322-2650b است و همهچیز دربارهاش واقعاً دیوانهکننده به نظر میرسد. این سیاره یک «مشتری داغ» است که به دور یک تپاختر میلیثانیهای میچرخد و تحت کشش گرانشی ستارهٔ میزبانش به شکلی کشیده و لیمومانند درآمده است. در جوّ آن بخار کربن وجود دارد و احتمالاً درون آن عمدتاً از هلیوم تشکیل شده است. حتی عجیبتر اینکه کل جوّ سیاره با سرعتی باورنکردنی میچرخد، آن هم در جهتی مخالف چرخش خود سیاره.
پیتر گائو، اخترشناس آزمایشگاه زمین و سیارات کارنگی، میگوید:
«این کشف واقعاً یک غافلگیری کامل بود. یادم هست وقتی دادهها را دریافت کردیم، واکنش جمعیمان این بود: “این دیگر چیست؟!”»
تردیدی نیست که جهان ما توانایی ساخت دنیاهای شگفتانگیز و نامتعارف را دارد؛ از سیاراتی با جوّی شبیه پشمک گرفته تا ابرهای فلزی، باران یاقوت و سیارات فوقچگالی که به “گلوله” معروفاند.
با وجود اینکه این دنیاها اغلب مرزهای تصور ما را جابهجا میکنند، ویژگیها و رفتار بیشترشان قابل توضیح است. اما PSR J2322-2650b بهسادگی قابل توضیح نیست؛ خصوصیات آن با هیچیک از مسیرهای شناختهشدهٔ تکامل سیارات همخوانی ندارد.
مایکل ژانگ، اخترشناس دانشگاه شیکاگو، میگوید:
«واقعاً سخت است تصور کنیم چنین ترکیب بهشدت غنی از کربنی چگونه شکل گرفته است. به نظر میرسد همهٔ سازوکارهای شناختهشدهٔ شکلگیری را رد میکند.»
بیایید ماجرا را از ستارهٔ آن آغاز کنیم: PSR J2322-2650 (همان نام سیاره، بدون حرف «b» در انتها)، که حدود ۲۰۵۵ سال نوری از ما فاصله دارد. این جرم نوعی ستارهٔ فشرده به نام تپاختر میلیثانیهای است؛ یعنی یک ستارهٔ نوترونی با ویژگیهای خاص.
ستارهٔ نوترونی بهخودیخود جرمی افراطی است؛ هستهٔ فوقچگال فروریختهٔ یک ستارهٔ عظیم که پس از انفجار ابرنواختری باقی مانده است. این بقایا میتوانند تا ۲٫۳ برابر جرم خورشید جرم داشته باشند، اما همهٔ این جرم در کرهای به قطر تنها حدود ۲۰ کیلومتر فشرده شده است.
وقتی یک ستارهٔ نوترونی با دورههایی در حد میلیثانیه میچرخد—برای PSR J2322-2650 تنها ۳٫۴۶ میلیثانیه—و همزمان پرتوهای قدرتمند رادیویی و گامایی را از قطبهایش بهصورت منظم گسیل میکند، به آن «تپاختر میلیثانیهای» میگویند.
همین ویژگیها در سال ۲۰۱۷ به کشف PSR J2322-2650b انجامید. اخترشناسان متوجه شدند دقت زمانی پالسهای رادیویی ستاره کمی… بههم ریخته است. با بررسی دقیقتر مشخص شد این اختلال ناشی از جرم سیارهای نامرئی است؛ جرمی حدود ۸۰ درصد جرم مشتری که در مداری ۷٫۸ ساعته به دور تپاختر میچرخد.
تا پیش از رصدهای تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، اطلاعات ما به همینجا محدود میشد. از آنجا که این تلسکوپ جهان را در طولموجهای فروسرخ میبیند—و نه در امواج رادیویی و گامای خیرهکنندهٔ ستاره—میتواند سیاره را بهوضوح مشاهده کند؛ فرصتی عالی برای بررسی دقیقتر.
مایا بلزنای از دانشگاه استنفورد میگوید:
«این سامانه منحصربهفرد است، چون ما سیاره را میبینیم که توسط ستارهٔ میزبانش روشن شده، اما خود ستاره را اصلاً نمیبینیم. بنابراین طیفی بسیار تمیز به دست میآوریم و میتوانیم این سامانه را با جزئیاتی بیش از سیارات فراخورشیدی معمول بررسی کنیم.»
نتیجهٔ این رصدها مجموعهای از اطلاعات دربارهٔ شرایط جوّی سیاره بود؛ از جمله سرعت و جهت بادها، دما و ترکیب شیمیایی.
دانشمندان سیارهای بر اساس مطالعات پیشین و دانش شیمی، تصور نسبتاً روشنی از شکل یک جوّ سیارهای دارند. انتظار میرفت که PSR J2322-2650b—بهعنوان نخستین سیارهٔ تپاختری با جوّ تحلیلشده—ویژگیهای عجیبی داشته باشد، اما آنچه JWST نشان داد فراتر از انتظار بود.
نخست اینکه به دلیل نزدیکی بسیار زیاد سیاره به ستاره، گرانش آن جوّ سیاره را به شکلی شبیه توپ فوتبال کشیده است. این جوّ زیر بارش پرتوهای گاما تا دمایی حدود ۱۹۰۰ کلوین گرم میشود—بسیار بیشتر از دمای ۱۳۰۰ کلوینی که تنها با نور ستاره انتظار میرفت.
همچنین جوّ سیاره با سرعت زیاد به سمت غرب حرکت میکند؛ در جهتی مخالف چرخش شرقی سیاره که با مدارش به دور تپاختر قفل شده است.
اما عجیبترین بخش ماجرا ترکیب سیاره است؛ مقادیر عظیمی از کربن که ممکن است در ارتفاعات پایینتر به صورت «باران الماس» متبلور شود.
ژانگ میگوید:
«این نوعی کاملاً جدید از جوّ سیارهای است که تاکنون کسی ندیده است. بهجای مولکولهای معمول مثل آب، متان و دیاکسید کربن، ما کربن مولکولی دیدیم—بهطور خاص C₂ و C₃.»
برخی پاسخها شاید در این پرسش نهفته باشد: چگونه سیارهای میتواند از انفجار ابرنواختریای جان سالم به در ببرد که ستارهٔ نوترونی را پدید آورده است؟ پاسخ جالب است: در واقع نمیتواند—حداقل در مورد PSR J2322-2650b.
بر اساس ویژگیهایش، ژانگ و همکارانش معتقدند این جرم شاید اصلاً در ابتدا یک سیاره نبوده و زندگی خود را بهعنوان یک ستارهٔ هلیومی آغاز کرده است.
تپاخترهایی که «بیوهٔ سیاه» نامیده میشوند، در سامانههای دوتایی با ستارههای دیگر یافت میشوند و بهتدریج همدم خود را میبلعند—درست مانند عنکبوت بیوهٔ سیاه. این فرسایش میتواند درون هلیومی و حتی کربن موجود در جوّ این «سیاره» را توضیح دهد.
با این حال، هنوز پرسشهایی باقی مانده است.
راجر رومانی، اخترفیزیکدان دانشگاه استنفورد، میگوید:
«با سرد شدن همدم، مخلوط کربن و اکسیژن درون آن شروع به بلورین شدن میکند. بلورهای خالص کربن به بالا میآیند و با هلیوم مخلوط میشوند—و این همان چیزی است که ما میبینیم. اما بعد باید اتفاقی بیفتد که اکسیژن و نیتروژن کنار نگه داشته شوند، و اینجاست که اختلافنظرها شروع میشود.»
از آنجا که این جرم دیگر آنقدر پرجرم نیست که همجوشی هستهای را در مرکز خود حفظ کند، دیگر نمیتوان آن را ستاره یا حتی کوتولهٔ قهوهای دانست؛ نشانهای دیگر از محو شدن مرز میان سیارات و ستارگان.
رصدهای آینده شاید بتوانند راز این سامانهٔ بهغایت عجیب—که هیچ نمونهٔ مشابهی برایش نمیشناسیم—را روشنتر کنند.
رومانی میگوید:
«اینکه همهچیز را ندانیم، حس خوبی دارد. مشتاقم بیشتر دربارهٔ شگفتیهای این جوّ یاد بگیرم. داشتن چنین معمایی واقعاً هیجانانگیز است.»