詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)近期对脉冲星行星系统 PSR J2322-2650b 展开观测,获得了一项重要发现。该行星大气中碳元素高度富集,并检测到分子碳(C₂、C₃)的存在,这一现象与以往对系外行星大气成分的认知存在显著差异。
PSR J2322-2650b 属于一类特殊系统,其主星为一颗毫秒脉冲星,属于“黑寡妇脉冲星”类别。该行星与主星距离仅约160万公里,公转周期为7.8小时。在强引力作用下,行星呈椭球形。利用 JWST 在中红外波段的观测能力,研究人员获得了其大气的高信噪比透射光谱,分析显示大气主要成分为氦与碳,且碳氧比超过100,碳氮比高于10000,分子碳的存在进一步证实其大气组成具有特殊性。
这一发现对现有的行星形成与演化理论提出了新的问题。传统的星云假说认为行星成分应近似于其形成时所处星盘的组成,但 PSR J2322-2650b 的大气特征难以用已有模型解释。有学者提出,其可能源于早期物质吸积过程中固体物质的选择性积累,或与脉冲星的高能辐射环境有关。例如,在行星内部高压条件下,碳可能以结晶形态存在,甚至形成钻石,但其形成机制和氧、氮元素的缺失原因仍需进一步研究。
该发现也与其他碳富集行星(如某些类型的系外行星及冰巨星)的研究形成呼应。例如,在天王星和海王星内部,钻石降水过程可能影响其热结构与磁场,而某些以碳为主的行星可能因缺乏地质活动而难以维持生命所需环境。PSR J2322-2650b 的探测为理解此类行星的内部结构、成分演化及潜在宜居性提供了新依据。
JWST 凭借其高灵敏度和红外波段观测能力,在此类研究中具有显著优势。它能够有效排除主星干扰,获得清晰的系外行星光谱,从而支持成分的精确识别。未来,JWST 还将继续对年轻行星系统(如 PDS 70c)展开观测,以期在行星形成初期阶段获取更多数据,进一步完善行星形成模型。
PSR J2322-2650b 的探测不仅拓展了人类对系外行星大气多样性的认识,也凸显了脉冲星系统中行星形成的特殊性,为相关理论研究提供了新的方向与挑战。









