JWST bestätigt Exoplanet um Pulsar mit Kohlenstoff-dominierter Atmosphäre – Eine astrophysikalische Anomalie

Mithilfe der hochsensiblen Daten des James Webb Space Telescope (JWST) der NASA ist es Wissenschaftlern gelungen, die Existenz des Exoplaneten PSR J2322-2650b zweifelsfrei zu belegen. Die Atmosphäre dieses Objekts stellt eine signifikante Abweichung von etablierten Modellen der Planetenentstehung dar. Die detaillierte Untersuchung dieser bahnbrechenden Entdeckung wurde zur Veröffentlichung im Fachjournal The Astrophysical Journal Letters für Dezember 2025 angenommen. Der leitende Forscher, Michael Zhang von der University of Chicago, hob hervor, dass das Team eine in der Astronomie bisher unbekannte Form planetarer Atmosphären detektiert hat. Diese Errungenschaft wäre ohne die außergewöhnliche Infrarotempfindlichkeit des JWST möglich gewesen, das von seiner stabilen Position in Millionen Kilometern Entfernung zur Erde aus operiert.

PSR J2322-2650b umkreist einen Pulsarstern, dessen Masse zwar mit der unserer Sonne vergleichbar ist, dessen physischer Durchmesser jedoch kaum die Ausmaße einer Großstadt erreicht. Die Distanz zwischen dem Planeten und seinem Stern ist verschwindend gering – lediglich etwa eine Million Meilen. Aufgrund der immensen Gravitationskraft des Pulsars ist der Jupiter-massenreiche Planet zu einer deutlichen, zitronenartigen Form verzerrt. Die Umlaufzeit beträgt nur 7,8 Stunden, was auf eine extrem enge Bahn hindeutet. Trotz der intensiven Strahlung des Pulsars, die hauptsächlich aus Gammastrahlen und anderen energiereichen Teilchen besteht, konnten die Infrarotdetektoren des Webb-Teleskops ungestört arbeiten und eine klare Spektralverfolgung während des gesamten Orbits ermöglichen.

Die durch Webb gewonnenen Messungen offenbarten eine Atmosphäre, die primär von Helium sowie den Kohlenstoffmolekülen C3 und C2 dominiert wird. Dies ist ein beispielloser Befund, da unter den bisher untersuchten Atmosphären von rund 150 Exoplaneten kein einziges anderes Objekt nachweisbaren molekularen Kohlenstoff aufwies. Diese Zusammensetzung ist höchst ungewöhnlich für einen Himmelskörper, dessen Oberflächentemperaturen 2000 Grad Celsius übersteigen, insbesondere bei gleichzeitigem Mangel an Sauerstoff und Stickstoff. Maya Belesnay von der Stanford University, die die planetare Geometrie modellierte, betonte, dass diese Konstellation ein außergewöhnlich „unberührtes“ Spektrum für eine tiefgehende Analyse bereitstellt.

Das Forschungsteam spekuliert, dass der extreme Innendruck im Planeten den Kohlenstoff möglicherweise bis in einen diamantartigen Zustand komprimiert haben könnte. Zhang erklärte, dass diese chemische Struktur die gängigen Theorien der Planetenentstehung fundamental infrage stellt. Es sei schwierig nachzuvollziehen, wie eine derart kohlenstoffreiche Zusammensetzung entstehen konnte, da dies die bekannten Bildungsmechanismen auszuschließen scheint. Das System wird zwar als „Schwarze Witwe“-Doppelstern klassifiziert, doch Zhang argumentierte, dass PSR J2322-2650b nicht den Standardmodellen für Überreste entspricht, die durch stellaren Massenverlust entstehen, da die Kernphysik keinen reinen Kohlenstoff hervorbringt. Roger Romani von der Stanford University brachte eine alternative Theorie ins Spiel, die eine innere Kristallisation von Kohlenstoff und Sauerstoff involviert, wobei reiner Kohlenstoff an die Oberfläche aufsteigt.

Bereits frühere Beobachtungen mit dem Gemini South Teleskop in Chile hatten dieses Objekt identifiziert, das Teil eines „Schwarze Witwe“-Systems ist, in dem der Pulsar seinen Begleiter sukzessive absorbiert. Michael Zhang, der im Januar 2025 ein Suzuki Postdoc-Stipendium erhielt, hatte zuvor an der University of Chicago an der Analyse von JWST-Daten mitgewirkt. Wissenschaftler, darunter Peter Gao vom Carnegie Earth and Planets Laboratory, gaben übereinstimmend zu Protokoll, dass die erste Reaktion des Teams auf die Daten lautete: „Was zum Teufel ist das?“. Diese Bestätigung der Existenz eines Planeten, der einen Millisekundenpulsar wie PSR J2322-2650 umkreist, eröffnet ein völlig neues Kapitel im Verständnis exotischer Himmelskörper.