Рентгеновский сигнал от туманности Улитка указывает на планету, уничтоженную белым карликом

WD 2226-210 и туманность Улитка (помечено). Примерно через 5 миллиардов лет наше солнце исчерпает свое топливо и расширится, возможно, поглотив Землю. Эти конечные стадии жизни звезды могут быть совершенно прекрасными, как в случае с этой планетарной туманностью, называемой туманностью Улитка. Автор: X-ray: NASA/CXC/SAO/Univ Mexico/S. Estrada-Dorado et al.; Ultraviolet: NASA/JPL; Optical: NASA/ESA/STScI (M. Meixner)/NRAO (TA Rector); Infrared: ESO/VISTA/J. Emerson; Image Processing: NASA/CXC/SAO/K. Arcand

После десятилетий отслеживания загадочного рентгеновского сигнала от умирающей звезды астрономы, наконец, смогли объяснить его источник: старая звезда могла уничтожить близлежащую планету.

Начиная с 1980 года, рентгеновские миссии получили необычные показания из центра туманности Улитка. Используя самые мощные на сегодняшний день рентгеновские миссии, рентгеновскую обсерваторию Чандра НАСА и XMM-Newton ЕКА (Европейского космического агентства), они теперь имеют гораздо более ясную картину этой многолетней загадки.

В предыдущие десятилетия рентгеновская обсерватория Эйнштейна и телескопы ROSAT обнаружили высокоэнергетические рентгеновские лучи, исходящие от белого карлика в центре туманности Улитка под названием WD 2226-210, расположенного всего в 650 световых годах от Земли. Белые карлики, такие как WD 2226-210, обычно не испускают сильных рентгеновских лучей.

Новое исследование, в котором использовались данные Chandra и XMM-Newton, возможно, наконец-то решило вопрос о том, что является причиной этих рентгеновских лучей от WD 2226-210. Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

«Мы думаем, что этот рентгеновский сигнал мог быть от планетарного мусора, притянутого к белому карлику, как похоронный звон от планеты, которая была уничтожена белым карликом в туманности Улитка», — сказал ведущий автор Сандино Эстрада-Дорадо из Национального автономного университета Мексики. «Мы, возможно, наконец нашли причину тайны, которая длилась более 40 лет».

Ранее ученые определили, что планета размером с Нептун находится на очень близкой орбите вокруг белого карлика, совершая один оборот менее чем за 3 дня. Исследователи в этом последнем исследовании пришли к выводу, что планета, похожая на Юпитер, могла быть еще ближе к звезде.

Первоначально осажденная планета могла находиться на значительном расстоянии от белого карлика, но затем мигрировать внутрь, взаимодействуя с гравитацией других планет в системе. Как только она приблизилась достаточно близко к белому карлику, гравитация звезды частично или полностью разорвала бы планету на части.

«Загадочный сигнал, который мы наблюдаем, может быть вызван падением обломков разрушенной планеты на поверхность белого карлика и их нагреванием до свечения в рентгеновских лучах», — сказал соавтор Мартин Герреро из Института астрофизики Андалусии в Испании. «Если это подтвердится, это будет первый случай, когда планета будет уничтожена центральной звездой в планетарной туманности».

Иллюстрация WD 2226-210. Это представление художника показывает планету (слева), которая приблизилась слишком близко к белому карлику (справа) и была разорвана приливными силами звезды. Белый карлик находится в центре планетарной туманности, изображенной голубым газом на заднем плане. Планета является частью планетной системы, которая включает одну планету в верхнем левом углу и другую в нижнем правом углу. Осажденная планета могла изначально находиться на значительном расстоянии от белого карлика, но затем мигрировать внутрь, взаимодействуя с гравитацией других планет в системе. Автор: NASA/CXC/SAO/M. Weiss

Исследование показывает, что рентгеновский сигнал от белого карлика оставался примерно постоянным по яркости между 1992, 1999 и 2002 годами (по наблюдениям ROSAT, Chandra и XMM соответственно). Однако данные предполагают, что может быть тонкое, регулярное изменение рентгеновского сигнала каждые 2,9 часа, что свидетельствует об остатках планеты, исключительно близкой к белому карлику.

Авторы также рассмотрели, могла ли быть уничтожена звезда с малой массой, а не планета. Такие звезды примерно того же размера, что и юпитерианоподобная планета, но более массивны, что делает их гораздо менее вероятными для того, чтобы быть разорванными белым карликом.

WD 2226-210 имеет некоторые сходства в поведении рентгеновских лучей с двумя другими белыми карликами, которые не находятся внутри планетарных туманностей. Один из них, возможно, оттягивает материал от планеты-компаньона, но более спокойным образом, без быстрого разрушения планеты. Другой белый карлик, вероятно, оттягивает материал с остатков планеты на свою поверхность. Эти три белых карлика могут представлять собой новый класс переменных или изменяющихся объектов.

«Важно найти больше подобных систем, поскольку они могут рассказать нам о выживании или разрушении планет вокруг таких звезд, как Солнце, по мере их старения», — сказал соавтор Хесус Тоала из Национального автономного университета Мексики.

Больше информации: S Estrada-Dorado et al, Accretion onto WD 2226-210, the central star of the Helix Nebula, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae2733

Источник: Chandra X-ray Center