వాయువుతో చేసిన రెండు వలయాలున్న ఒక శ్వేత మరుగుజ్జు

చాలా గ్రహ వ్యవస్థలు తమ నక్షత్రం కంటే ఎక్కువ కాలం మనుగడ సాగిస్తాయి. నక్షత్రం శ్వేత మరుగుజ్జుగా (white dwarf) — మిగిలిపోయే దట్టమైన అవశేషంగా — మారినప్పుడు, దాని చుట్టూ ధూళి చక్రాలు ఏర్పడవచ్చు, దానిపై పడే గ్రహ శిథిలాలు దాని వాతావరణంలో రసాయన ఆనవాళ్ళను వదులుతాయి. ఈ చక్రాల్లో కొన్నింటిలో వాయువు కూడా ఉంటుంది. ఆ వాయువు కచ్చితమైన తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద ప్రకాశిస్తుంది, చాలాసార్లు కాల్షియం నుంచి వచ్చే మూడు పరారుణ రేఖల సమూహంలో. ఇప్పటివరకు తెలిసిన మొత్తం 21 వాయు చక్రాల్లోనూ, ప్రతి రేఖకూ ఒకే ఆకారం ఉంటుంది: రెండు శిఖరాలు.

తిరుగుతున్న వలయం రెండు శిఖరాలను ఎందుకు చూపిస్తుంది

ఒక కోణంలో కనిపించే వాయు చక్రంలో ఒక వైపు మన వైపు వస్తుంటుంది, మరో వైపు దూరంగా వెళ్తుంటుంది. డాప్లర్ ప్రభావం సమీపిస్తున్న వైపు నుంచి వచ్చే కాంతిని కొంచెం తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలకు, దూరమవుతున్న వైపు నుంచి వచ్చే కాంతిని ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలకు జరుపుతుంది. ప్రతి రేఖా రెండు శిఖరాలుగా చీలుతుంది; వాయువు వేగంగా పరిభ్రమించినప్పుడు అవి మరింత దూరంగా ఉంటాయి — కెప్లర్ నియమాలు కోరినట్లే, నక్షత్రానికి దగ్గరగా వాయువు వేగంగా పరిభ్రమిస్తుంది.

ఇరవై రెండో చక్రం

ట్రియెస్టే విశ్వవిద్యాలయానికి, INAF ట్రియెస్టే ఖగోళ వేధశాలకు చెందిన నికోలా పియెత్రో జెంటిలే ఫుసిల్లో, వార్విక్, వాల్పరైసో, లండన్, కీల్‌లకు చెందిన సహచరులతో కలిసి, శ్వేత మరుగుజ్జు WD J1328−1450 ఒక వట్టి నక్షత్రం విడుదల చేయాల్సిన దానికంటే ఎక్కువ పరారుణ కాంతిని విడుదల చేస్తోందని గమనించారు: వెచ్చని ధూళికి ఇది ఒక సంకేతం. వారు దాన్ని యూరోపియన్ సదర్న్ అబ్జర్వేటరీకి చెందిన Very Large Telescopeపై ఉన్న X-shooter వర్ణపటమాపకంతో, 2021లో, మళ్ళీ 2023లో పరిశీలించారు.

ఈ నక్షత్రానికి సూర్యుని ద్రవ్యరాశికి 0.47 రెట్లు ఉంది, అది సూర్యుని వ్యాసార్ధంలో 1.5% ఉన్న ఒక గోళంలో కుక్కి ఉంది. దాని వాతావరణంలోని కాల్షియం, మెగ్నీషియం, సిలికాన్ అది గ్రహ పదార్థాన్ని మింగుతోందని చూపిస్తాయి. కానీ దాని కాల్షియం, ఆక్సిజన్ రేఖలకు రెండు బదులు నాలుగు శిఖరాలు ఉన్నాయి.

WD J1328−1450 యొక్క మూడు కాల్షియం రేఖలు (a), ఒక్కోదానికి నాలుగు శిఖరాలు, నమూనా వాయు చక్రమైన SDSS J1228+1040 యొక్క సాధారణ రెండు శిఖరాల రేఖలతో (b) పోల్చి. — చిత్రం 1, Gentile Fusillo et al. (2026), arXiv:2610.37773.

రెండు వలయాలు, ఒక అంతరం

బృందం ఈ రేఖలను, ఒకదాని లోపల మరొకటి ఉన్న, వాయువుతో చేసిన రెండు చదునైన వలయాలతో పునఃసృష్టించింది. సౌర వ్యాసార్ధాల్లో — సూర్యుని వ్యాసార్ధం — కొలిస్తే, లోపలి వలయం 0.14 నుంచి 0.34 వరకు, బయటిది 0.54 నుంచి 1.93 వరకు విస్తరించి ఉన్నాయి, మధ్యలో ఒక ఖాళీ అంతరం. లోపలి అంచు కూడా నక్షత్రపు సొంత వ్యాసార్ధానికి సుమారు తొమ్మిది రెట్ల దూరంలో ఉంది.

లోపలి వలయపు రెండు శిఖరాల మధ్య సెకనుకు సుమారు 1,024 కిలోమీటర్ల తేడా ఉంది, బయటి వలయానిది సుమారు 420: లోపలి వాయువు వేగంగా పరిభ్రమిస్తుంది. సుమారు రెండు సంవత్సరాల్లో, రేఖల ఆకారాలు దాదాపు మారలేదు: వలయాలు స్థిరంగా ఉన్నాయి.

ప్రకాశిస్తున్న కాల్షియం వాయువు పై నుంచి, స్కేలుకు తగినట్లుగా: లోపలి వలయం A, బయటి వలయం B, అంతరం. పై ఎడమ మూలలోని పట్టీ ఒక సౌర వ్యాసార్ధం; ముదురు ఎరుపు అంటే మరింత ప్రకాశవంతమైన వాయువు. — చిత్రం 3, Gentile Fusillo et al. (2026), arXiv:2610.37773.

మెగ్నీషియం లోపల మాత్రమే

ఒక మెగ్నీషియం రేఖకు రెండు శిఖరాలే ఉన్నాయి: అది లోపలి వలయం నుంచి మాత్రమే వస్తుంది. కాల్షియంతో పోలిస్తే, బయటి వలయంలో కూడా లోపలి వలయంలో ఉన్నంత మెగ్నీషియం ఉండి ఉంటే, దాని శిఖరాలు శబ్ద స్థాయికి ఆరు రెట్లు కంటే ఎక్కువగా ప్రస్ఫుటంగా కనిపించేవి. అవి కనిపించడం లేదు. మెగ్నీషియం-కాల్షియం నిష్పత్తి ఒక పదార్థానికి వేలిముద్ర లాంటిది: రాతి ఉల్కల కుటుంబమైన కాండ్రైట్‌లలో (chondrites) సుమారు 5 నుంచి 15, భూమి ప్రావారంలో (mantle) సుమారు 8, దాని పైపొరలో సుమారు 1.6. ఈ రెండు వలయాలు బహుశా వేర్వేరు మాతృ వస్తువుల నుంచి వచ్చాయి — లేదా మెగ్నీషియం అధికంగా ఉన్న ప్రావారంగా, మెగ్నీషియం తక్కువగా ఉన్న పైపొరగా విడిపోయిన ఒకే వస్తువు యొక్క వేర్వేరు పొరల నుంచి.

ప్రతి వలయాన్నీ ఏదో ఒకటి పోషిస్తూ ఉండాలి

అలాంటి చక్రంలోని వాయువు వ్యాపిస్తుంది, కానీ అది బయటికి కదులుతూ సుమారు 1,200–1,500 కెల్విన్‌ల కంటే కిందికి చల్లబడినప్పుడు, మళ్ళీ రేణువులుగా ఘనీభవిస్తుంది: ప్రతి వలయమూ తన వాయువు ఎక్కడ తయారవుతుందో అక్కడికి దగ్గరగానే ఉంటుంది. మరి రెండు వేర్వేరు చోట్ల వాయువును తయారుచేసేది ఏమిటి? చక్రపు లోపలి అంచు వద్ద ఆవిరైపోయే ధూళి ఒక అంతరాన్ని వదలలేదు; ధూళిని పిండి చేసే ఢీకొనడాలకు, అంతరం లోపల మాత్రమే పనిచేసే ఏదో తెలియని నిరోధం అవసరమవుతుంది.

వేరుగా గుర్తించలేనంత దగ్గరగా ఉన్న రెండు శ్వేత మరుగుజ్జులా? Gaia ఒకే నక్షత్రాన్ని చూస్తుంది, పైగా శ్వేత మరుగుజ్జుల్లో కేవలం 0.067%కి మాత్రమే వాయు చక్రం ఉంటుంది: ఒకేసారి రెండు ఉండటం చాలా అసంభావ్యం. అంతరాన్ని ఖాళీ చేసే ఒక గ్రహమా? అంతరం దగ్గర మనుగడ సాగించగల అతి పెద్ద ఇనుప వస్తువు, 440 కిలోమీటర్ల వ్యాసం గలది కూడా, వేడి వాయువును పట్టి ఉంచడానికి చాలా తక్కువ గురుత్వాకర్షణనే కలిగి ఉంటుందని రచయితలు లెక్కగట్టారు — పైగా అది ఇరువైపులా ఉన్న రెండు వలయాల్లో వాయువు ఎలా తయారవుతుందో వివరించదు.

బదులుగా రచయితలు SDSS J1228+1040 వైపు చూస్తారు; అక్కడ సుమారు ప్రతి రెండు గంటలకు పునరావృతమయ్యే ఒక సంకేతాన్ని, చక్రం లోపల ధూళితో సంకర్షణ చెందుతూ వాయువును తయారుచేసే ఒక దట్టమైన ఘన వస్తువు ద్వారా మాత్రమే వివరించగలం. వారి ప్రతిపాదన: ప్రతి వలయంలోనూ అలాంటి ఒక గ్రహాంశం (planetesimal) — గ్రహాలు నిర్మితమయ్యే రకపు ఒక చిన్న ఘన వస్తువు.

బతికి ఉన్న వస్తువు ఎంత పెద్దది కావచ్చు?

నక్షత్రానికి అంత దగ్గరగా, గురుత్వాకర్షణ ఒక వస్తువు దూరపు వైపు కంటే సమీప వైపును ఎక్కువ బలంగా లాగుతుంది, దాన్ని ముక్కలు చేయగలదు. అంతర్గత బలం లేని ఒక వస్తువుకు, తెలిసిన ఏ పదార్థానికంటే ఎక్కువ సాంద్రత కావాలి: లోపలి వలయపు లోపలి అంచు వద్ద ఘన సెంటీమీటరుకు కనీసం 3,600 గ్రాములు. బతికి ఉన్న ఆ రెండు వస్తువులకూ అంతర్గత బలం ఉండి తీరాలి. ఇనుము సాంద్రత, సౌర వ్యవస్థలోని రాతి వస్తువుల బలంతో, లోపలిది గరిష్ఠంగా తన వలయపు లోపలి అంచు వద్ద 45 కిలోమీటర్లు, బయటి అంచు వద్ద 172 కిలోమీటర్ల వ్యాసం ఉండవచ్చు — ఒక సాధారణ గ్రహశకలం. బయటిది తన వలయపు లోపలి అంచు వద్ద 346 కిలోమీటర్లు, బయటి అంచు వద్ద 2,340 కిలోమీటర్ల వరకు చేరవచ్చు, బయటి అంచు వద్ద ఒక రాతి వస్తువు సుమారు 3,500 కిలోమీటర్లు: సెరెస్ పరిమాణం నుంచి ప్లూటో పరిమాణం వరకు, లేదా చంద్రుని పరిమాణం వరకు కూడా.

ఒక నీడ అంతరాన్ని అనుకరించగలదు

ఒక ప్రత్యామ్నాయం ఇంకా మిగిలే ఉంది: ఉబ్బిన లోపలి అంచు 0.34, 0.54 సౌర వ్యాసార్ధాల మధ్య ప్రాంతంపై నీడ వేసే ఒకే చక్రం. లోపలి వలయం బయటికి వెళ్ళేకొద్దీ ఎందుకు మసకబారుతుందో, బయటిది ఎందుకు ప్రకాశవంతమవుతుందో కూడా అది వివరిస్తుంది. కానీ మరే శ్వేత మరుగుజ్జూ, వాయు చక్రం ఉన్న ఏ యువ నక్షత్రమూ నాలుగు శిఖరాలను చూపించదు — తన నక్షత్రంతో పోలిస్తే రెండు రెట్లు కంటే ఎక్కువ ప్రకాశవంతమైన ధూళి చక్రం ఉన్న WD J0846+5703 కూడా చూపించదు. అలాంటి నీడకు రచయితలకు ప్రత్యక్ష ఆధారమేదీ దొరకలేదు, అది ఇక్కడ మాత్రమే ఎందుకు కనిపిస్తుందో కారణమూ దొరకలేదు.

పలు చక్ర ఆకారాలు ధూళికి సమానంగా సరిపోతాయి. నక్షత్రపు సాధారణ పోషణ రేటు, బహుశా కేవలం 300,000 నుంచి 600,000 సంవత్సరాలుగా పోషణ పొందుతున్న, అస్తవ్యస్తమైన తొలి దశలో ఉన్న ఒక యువ చక్రానికి అవకాశం వదులుతుంది.

ఒక గ్రహ జీవితపు రెండు చివర్లలోనూ వలయాలు

అంతరాలతో వేరైన వలయాలు ప్రాగ్గ్రహ చక్రాల్లో (protoplanetary discs) — యువ నక్షత్రాల చుట్టూ గ్రహాలు పుట్టే చోట — సుపరిచితమైన దృశ్యం. స్కేలు, కేంద్ర నక్షత్రం ఇంతకంటే భిన్నంగా ఉండలేవు. అయినప్పటికీ, గ్రహ వ్యవస్థలను వాటి పుట్టుక వద్దా, వాటి అంతిమ దశ వద్దా ఒకే రకమైన ప్రక్రియలు తీర్చిదిద్దవచ్చని WD J1328−1450 సూచిస్తోందని రచయితలు రాశారు.