恆星吞噬行星:X射線揭開宇宙浩劫之謎
長達40多年來,天文學家一直對來自螺旋星雲(Helix Nebula)白矮星的奇特X射線訊號感到困惑。如今,他們可能找到了答案——一顆行星很可能被這顆恆星的引力撕裂。
位於螺旋星雲中心的白矮星可能摧毀了一顆鄰近的行星,這是天文學家首次觀測到這種現象。這項發現或許能解釋過去40多年來從該星雲偵測到的神秘X射線訊號。螺旋星雲是一顆類似太陽的恆星死亡後留下的殘骸,其外層已脫落,核心留下了一顆小而緻密的白矮星。
一張螺旋星雲的合成影像結合了來自錢德拉X射線天文臺(Chandra)的X射線資料(洋紅色)、哈伯太空望遠鏡(Hubble)的光學影像(橙色、淺藍色)、歐洲南方天文臺(ESO)的紅外線資料(金色、深藍色),以及星系演化探測器(GALEX)的紫外線資料(紫色)。錢德拉的觀測顯示,這顆白矮星撕裂了一顆距離極近的行星。
下圖的藝術家插圖描繪了這一場景:一顆行星(左側)被白矮星的強大引力拉近並撕裂。這顆白矮星被行星狀星雲的發光殘骸包圍,位於一個複雜行星系統的中心。這顆註定毀滅的行星最初可能距離白矮星很遠,但隨著時間推移,因與其他行星的引力相互作用而逐漸向內漂移。
當這顆行星的碎片向內螺旋移動時,最終將在白矮星周圍形成一個盤狀結構。當這些碎片墜落到白矮星表面時,便產生了天文學家數十年來偵測到的持續X射線訊號。
自1980年以來,愛因斯坦天文臺(Einstein Observatory)和ROSAT望遠鏡等X射線任務便從螺旋星雲中心偵測到異常訊號。他們發現,來自螺旋星雲中心白矮星WD 2226-210的高能X射線,這顆白矮星距離地球僅650光年。像WD 2226-210這樣的白矮星通常不會發出強烈的X射線。
一項結合錢德拉和XMM-Newton資料的新研究可能終於解答了WD 2226-210為何會發出這些X射線:這可能是被摧毀行星的碎片被白矮星吸引所致。若得到證實,這將是首次觀測到行星被行星狀星雲中心恆星摧毀的案例。
1992年至2002年間,ROSAT、錢德拉和XMM-Newton的觀測顯示,這顆白矮星的X射線訊號亮度在此期間大致保持不變。然而,資料表明,X射線訊號每2.9小時可能會出現細微的規律變化,這為一顆極靠近白矮星的行星殘骸提供了證據。
先前科學家已確定,一顆海王星大小的行星以極近的軌道繞行這顆白矮星,每不到三天便完成一次公轉。這項最新研究的研究人員推測,可能曾有一顆類似木星的行星更靠近這顆恆星。這顆受困的行星最初可能距離白矮星相當遠,但後來因與系統中其他行星的引力相互作用而逐漸向內遷移。一旦它足夠靠近白矮星,恆星的引力便會部分或完全撕裂這顆行星。
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。其中一顆可能正以較為緩和的方式從一顆行星伴星剝離物質,而非快速摧毀行星。另一顆白矮星則可能正將行星殘骸的物質拖曳到其表面。這三顆白矮星可能構成了一類新的變星或變化天體。
描述這些結果的論文發表於《皇家天文學會月報》(The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。論文作者包括墨西哥國立自治大學的Sandino Estrada-Dorado、西班牙安達盧西亞天體物理研究所的Martin Guerrero、墨西哥國立自治大學的Jesús Toala、Ricardo Maldonado和Veronica Lora、墨西哥國立自治大學的Diego Alejandro Vasquez-Torres,以及臺灣中央研究院的You-Hua Chu。
NASA馬歇爾太空飛行中心負責管理錢德拉計畫。史密森尼天體物理觀測所的錢德拉X射線中心則負責科學操作,總部位於麻薩諸塞州的劍橋市,飛行操作則位於麻薩諸塞州的伯靈頓市。