Ветер, дующий против вращения планеты, раздувает углеродную кузницу. Так выглядит атмосфера объекта PSR J2322-2650b — юпитероподобного компаньона миллисекундного пульсара. Два ноябрьских вечера 2024 года космический телескоп «Джеймс Уэбб» следил за этой системой, снимая спектр в диапазоне от 0,6 до 5,3 микрометра. В данных проступили чёткие полосы поглощения, которые удалось отождествить с молекулами C3 и C2. Резкий обрыв непрозрачности C3 на длине волны 3,014 микрометра совпал с падением потока, а пилообразная структура между 2,45 и 2,85 микрометра выдала серию полос C2. Кросс-корреляция с шаблоном C2 дала детекцию на уровне 21 сигма, тогда как CO, CN, H2O, CH4 и другие молекулы не обнаружились вовсе.

Отсутствие CO и CN говорит о крайностях. Чтобы углеродные молекулы доминировали, а кислород и азот прятались, отношение C/O должно превышать 100, а C/N — 10 000. Такое обогащение углеродом не объясняется стандартными моделями «чёрных вдов»: пульсар, испаряющий своего компаньона, оставляет после себя более разнообразный элементный состав. Здесь же кузница выплавила почти чистый углерод. Анализ фазовой кривой добавил динамики: максимум теплового излучения смещён на 12° к западу от подпульсарной точки. Это значит, что сильные западные ветры переносят тепло от раскалённой дневной стороны, дующие против вращения планеты. Измеренная проекция орбитальной скорости компаньона Kp = 190 ± 2 км/с соответствует наклонению орбиты около 31° и массе пульсара около 2,0 масс Солнца.

Раньше атмосфера такого объекта была неизвестна. Более плотные компаньоны пульсаров показывали спектры, похожие на звёздные, а атмосферы экзопланет у обычных звёзд изучались совсем в других условиях. Здесь впервые исследуется планетоподобный объект, нагреваемый гамма-излучением пульсара, и результат оказался неожиданным: углеродная атмосфера с экстремальным химическим составом. Полученные ограничения на C/O и C/N бросают вызов моделям формирования «чёрных вдов». Наблюдаемый западный сдвиг теплового максимума служит первым наблюдательным подтверждением динамического режима, предсказанного для быстро вращающихся планет с внешним нагревом.

Пока это чистое знание, применений не видно. Но кузница продолжает работать. Для выяснения, является ли состав PSR J2322-2650b уникальным или типичным для класса сверхлёгких компаньонов пульсаров, нужны спектроскопические наблюдения других подобных объектов, особенно PSR J1719-1438. Улучшение списков линий для молекул C2H и C3H, а также для более крупных углеродных кластеров C4 и C5 позволит точнее моделировать спектры. Трёхмерные модели циркуляции с учётом глубокого нагрева гамма-лучами помогут объяснить наблюдаемую динамику атмосферы. Ветер, раздувающий углеродную кузницу, ещё расскажет, как рождаются такие странные миры.