天文學家目睹一顆白矮星吞噬一顆行星
天文學家可能終於解決了一個幾十年來的謎團:一顆垂死恆星發出的奇怪X 射線訊號可能是它摧毀了附近一顆行星的證據。自1980 年以來,X 射線望遠鏡已偵測到螺旋星雲中心的異常輻射。由於現代天文台、美國太空總署的錢德拉X 射線天文台和歐洲太空總署的XMM-牛頓望遠鏡,科學家現在對這令人費解的現像有了更清晰的認識。

這幅藝術家的印象圖顯示一顆行星(左)太靠近一顆白矮星(右),並被恆星的潮汐力撕裂。白矮星位於行星狀星雲的中心,背景中藍色氣體描繪了行星狀星雲。這顆行星是行星系統的一部分,其中包括左上方的一顆行星和右下方的另一顆行星。這顆被圍困的行星最初可能距離白矮星相當遠,但後來透過與系統中其他行星的引力相互作用而向內遷移。圖片來源:CXC/SAO/M.Weiss
螺旋星雲是行星狀星雲,是一顆垂死恆星的最後階段,它脫落了外層,留下了一個小而緻密的核心,稱為白矮星。

大約50 億年後,我們的太陽將耗盡燃料並膨脹,可能吞噬地球。恆星生命的最後階段可能非常美麗,就像這個稱為螺旋星雲的行星狀星雲一樣。圖片來源:X 射線:NASA/CXC/SAO/Univ Mexico/S. Estrada-Dorado 等人;紫外線:NASA/JPL;光學:NASA/ESA/STScI (M. Meixner)/NRAO (TA Rector);紅外線:ESO/VISTA/J. EmersonC.
在過去的幾十年裡,愛因斯坦X 射線天文台和ROSAT 望遠鏡探測到了螺旋星雲中心白矮星發出的高能量X 射線,該白矮星名為WD 2226-210,距離地球僅650 光年。像WD 2226-210 這樣的白矮星通常不會發出強X 射線。
一項利用錢德拉和XMM-牛頓數據進行的新研究可能最終解答了WD 2226-210 發出的X 射線的原因。
「我們認為這個X 射線訊號可能是行星碎片被拉到白矮星上發出的,這是螺旋星雲中一顆行星被白矮星摧毀的喪鐘,」墨西哥國立自治大學的首席作者桑迪諾·埃斯特拉達-多拉多說。 “我們可能終於找到了40 多年來一直存在的謎團的答案。”
先前,科學家發現一顆海王星大小的行星正以非常接近的軌道繞著白矮星公轉——不到3 天就能完成一次公轉。研究人員在最新研究中得出結論,可能存在一顆距離恆星更近的行星,如木星。
被圍困的行星最初可能與白矮星相距相當遠,但隨後透過與系統中其他行星的引力相互作用向內遷移。一旦它足夠接近白矮星,恆星的引力就會將行星部分或完全撕裂。
「我們看到的神秘信號可能是由破碎行星的碎片落到白矮星表面,並被加熱發出X 射線而引起的,」西班牙安達盧西亞天體物理研究所的合著者馬丁·格雷羅說。 “如果得到證實,這將是首次發現行星被行星狀星雲中心恆星摧毀。”
研究表明,這顆白矮星發出的X 射線訊號在1992 年、1999 年和2002 年之間亮度基本上保持不變(分別由ROSAT、Chandra 和XMM 觀測)。然而,數據顯示X 射線訊號可能每2.9 小時發生一次細微的規律性變化,這為存在一顆非常靠近白矮星的行星殘骸提供了證據。
作者也考慮了質量較小的恆星是否會比行星更容易被摧毀。這類恆星的大小與類木行星差不多,但質量較大,因此被白矮星撕裂的可能性也小得多。
WD 2226-210 的X 射線行為與另外兩顆不在行星狀星雲內的白矮星有些相似之處。其中一顆可能正在從行星伴星上吸走物質,但方式較為溫和,行星不會被迅速摧毀。另一顆白矮星很可能正在將行星殘餘的物質拖到其表面。這三顆白矮星可能構成一類新的可變或變化物體。
「發現更多這樣的系統非常重要,因為它們可以告訴我們,當圍繞像太陽這樣的恆星運行的行星進入老年時,它們是會存活還是毀滅,」墨西哥國立自治大學的共同作者Jesús Toala 說道。
描述這些結果的論文發表在《皇家天文學會月刊》上。
編譯自/ ScitechDaily