詹姆斯·韦伯太空望远镜证实：围绕脉冲星运行的系外行星拥有富碳大气层

美国宇航局（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）近期取得了一项突破性发现，证实了系外行星PSR J2322-2650b的存在，其大气层结构完全颠覆了现有的行星形成模型。这项详尽的研究成果已被接受，计划于2025年12月在《天体物理学快报》（The Astrophysical Journal Letters）上发表。芝加哥大学的首席研究员迈克尔·张（Michael Zhang）指出，研究团队观测到了一种在天文学史上前所未见的行星大气类型。得益于JWST部署在距离地球数百万英里外稳定轨道上的卓越红外探测能力，这一发现才得以实现。

PSR J2322-2650b这颗奇特的行星围绕着一颗脉冲星运行。这颗母星的质量与我们的太阳相当，但体积却仅有城市大小。行星与脉冲星之间的距离极其紧密，大约只有一百万英里。由于脉冲星巨大的引力作用，这颗质量与木星相近的行星被拉伸成了柠檬状的奇特外形。其公转周期短得惊人，仅需7.8小时，这表明其轨道极为靠近母星。尽管脉冲星会释放出主要是伽马射线和其他高能粒子构成的强大辐射流，但这并未干扰韦伯望远镜的红外探测器，使得研究人员能够清晰地追踪其整个轨道上的光谱特征。

韦伯望远镜收集到的数据揭示了一个令人震惊的大气构成：其中主要成分是氦气，以及大量的碳分子C3和C2。这是一个史无前例的观测结果，因为在已研究的约150个系外行星大气中，没有一个显示出可探测到的分子碳。对于一个表面温度超过2000摄氏度，同时缺乏氧气和氮气的行星而言，这种成分组合是极其反常的。斯坦福大学的玛雅·贝莱兹奈（Maya Beleznay）对该行星的几何形状进行了建模，她强调，这种独特的配置为进行深入的光谱分析提供了“纯净无暇”的观测条件。

研究团队提出了一个大胆的假设：行星内部的极端压力可能已经将碳压缩成了钻石的形态。张教授表示，这种化学结构对现有的行星形成理论构成了严峻挑战，因为很难想象如何能形成如此富含碳的物质，这似乎排除了所有已知的形成机制。该系统被归类为双星“黑寡妇”系统，但张教授认为，PSR J2322-2650b并不符合由恒星物质抛射后形成的残骸的典型情景，因为核物理过程通常不会产生纯净的碳。斯坦福大学的罗杰·罗曼尼（Roger Romani）则提出了另一种理论，认为这可能与碳和氧的内部结晶过程有关，导致纯碳被输送到行星表面。

此前，智利“双子座南”望远镜的初步观测已经发现了这个天体，它属于“黑寡妇”系统，其中脉冲星正在逐步吞噬其伴星。迈克尔·张，这位于2025年1月获得铃木博士后奖学金的学者，此前在芝加哥大学负责分析JWST的数据。包括卡内基科学研究所地球与行星实验室的彼得·高（Peter Gao）在内的科学家们坦言，团队在初次看到数据时的反应是：“这到底是什么鬼东西？” 这一发现，确认了一颗围绕着毫秒脉冲星PSR J2322-2650运行的行星，无疑为我们理解这些极端、奇异的世界开启了崭新的篇章。