天文学家最近发现了一颗可能是迄今为止最古怪的系外行星：它被强大的引力拉伸成类似柠檬的形状，大气中弥漫着碳尘，科学家甚至推测，在其内部深处，钻石可能正在形成。这颗行星的极端特性，让现有的行星形成理论几乎全部失效。
这颗行星名为PSR J2322-2650b，质量与木星相当，却围绕一颗脉冲星运行。它与宿主天体的距离仅约160万公里，比太阳系中任何行星与其恒星的距离都要近得多。如此贴近的轨道，使它完成一次公转仅需7.8小时。强烈的潮汐力不断拉扯这颗行星，使其从近似球体被挤压成拉长的椭圆形，呈现出罕见的“柠檬状”外观。
然而，真正让研究人员感到困惑的并非形态，而是它的成分。通过詹姆斯·韦伯太空望远镜对其整个轨道周期进行观测，科学家发现，这颗行星的大气几乎完全被碳相关分子主导。光谱数据显示，三碳分子（C₃）和双碳分子（C₂）在红外波段留下了极为显著的吸收特征，而氧、氮和氢等通常在行星大气中占主导地位的元素，却异常稀少，甚至难以确认其存在。
研究团队指出，在高温行星大气中，碳通常会优先与氧结合形成一氧化碳。只有当碳的丰度远远超过氧，分子碳才有可能占据主导地位。而在PSR J2322-2650b的大气中，碳的含量推测至少是氧的数千倍，氮的上万倍，这样的比例在已知行星中前所未见。
更令人费解的是，这颗行星围绕的并非普通恒星，而是一颗脉冲星——一颗大质量恒星爆炸后留下的致密中子星。脉冲星高速旋转，持续向外发射强烈的辐射束，像宇宙中的灯塔。这类系统通常被称为“黑寡妇系统”，因为脉冲星会通过引力和辐射逐渐剥离伴星的外层结构，最终只留下极小的残余天体。
按照现有理论，如果这种剥离过程发生在恒星尚未完成核心核反应之前，留下的伴星残骸应主要由氦构成，并夹杂一定比例的碳、氮和氧。然而PSR J2322-2650b显然不符合这一模式，它的大气成分极端偏向碳，几乎无法用常规核物理过程解释。
一些富碳恒星和碳星确实存在，但它们的碳氧比例仍远低于这颗行星所显示的水平。即便考虑碳尘在演化过程中聚集的可能性，科学家仍无法解释，是什么机制能将如此巨量的碳集中到一颗木星质量的行星上。
模型推测，这颗行星的主体可能仍以氦为主，碳在整体质量中只占极小比例，但由于未知的物理或化学过程，碳却异常集中于可观测的大气层中。若整颗行星完全由碳构成，其体积应远小于观测结果，密度也会高得多，这与数据明显不符。
这颗行星的能量来源同样不同寻常。它并非像普通行星那样主要由可见光加热，而是持续遭受来自脉冲星的伽马射线轰击。这些高能辐射能够深入大气内部，在远高于地球海平面气压的层级沉积能量，从而驱动完全不同于常见“热木星”的大气循环模式。
观测数据显示，行星夜侧温度约为900开尔文，而白天最高可超过2300开尔文。最热区域并不正对脉冲星，而是向西偏移，暗示着强烈的逆向行星风。计算机模型表明，当行星自转速度极快时，大气环流可能发生反转，西风取代常见的东向喷流，而PSR J2322-2650b正好提供了与这一预测相符的实例。
在如此极端的条件下，碳在行星内部的行为也引发了大胆猜想。有研究者提出，当行星逐渐冷却时，内部的碳氧混合物可能发生结晶，纯碳晶体在密度差作用下上浮，并与氦层混合。如果这一假设成立，这颗行星的内部或许存在一片氦海，其间漂浮着由钻石构成的“冰山”。但这一设想仍面临一个关键问题：如何在这一过程中排除氧和氮的混入，目前尚无答案。
PSR J2322-2650b为天文学家提供了一个极为罕见的研究窗口。由于脉冲星本身在红外波段并不明亮，它不会像普通恒星那样掩盖行星信号，使得研究人员能够更清晰地分析行星大气。这使该系统成为研究极端行星环境的天然实验室。
这一发现也引发了更多疑问：类似的黑寡妇伴星是否普遍存在？它们是否同样富含碳，还是这颗行星只是一个孤例？未来，对其他脉冲星伴星的观测，以及对更大碳分子光谱数据的完善，或许能逐步揭开这一谜团。
目前可以确定的是，PSR J2322-2650b的存在本身，就已经挑战了我们对行星如何形成、如何演化的基本认知。而正如研究人员所说，在宇宙中遇到一个无法立即解释的谜题，本身就是科学最令人兴奋的时刻之一。
本文译自：studyfinds .由olaola编辑发布