XRISM уперше напряму побачив, як пульсар захоплює зоряний вітер

Рентгенівська обсерваторія XRISM дала астрономам рідкісний погляд на те, як нейтронна зоря буквально перехоплює речовину зі свого масивного компаньйона. У системі BP Crucis пульсар GX 301-2 проходить крізь щільний потік плазми, який видуває блакитний гіпергігант Wray 977. За даними NASA та JAXA, високороздільна спектроскопія вперше показала чіткі ознаки того, що газ не просто оточує компактний об’єкт, а падає в його бік і живить потужні рентгенівські спалахи.

Швидкість газу виміряли за зміщенням заліза

Ключовим інструментом став Resolve — спектрометр XRISM із дуже високою енергетичною роздільною здатністю. У спектрі BP Crucis команда побачила лінії поглинання заліза, зміщені до нижчих енергій. Таке червоне зміщення дозволило оцінити швидкість плазми: приблизно 335 тисяч миль на годину, або 540 тисяч кілометрів на годину, у напрямку до пульсара. Саме спектр перетворив абстрактну модель акреції на пряме спостереження руху речовини.

Система складається з дуже масивної зорі Wray 977 — близько 40 сонячних мас — і компактної нейтронної зорі. Пульсар рухається по витягнутій орбіті й двічі за оберт зближується з особливо щільним потоком зоряного вітру. Під час приблизно чотириденного проходження через цей потік рентгенівська яскравість різко зростає.

Диск народжується, руйнується і з’являється знову

Найцікавіша частина картини — поведінка акреційного потоку. За моделлю команди, на вході в струмінь газ захоплюється пульсаром і формує товстий турбулентний диск. Речовина спірально рухається до нейтронної зорі, нагрівається та випромінює в рентгенівському діапазоні. Коли пульсар заходить глибше в потік, геометрія змінюється: газу бракує кутового моменту, щоб підтримувати диск, і той руйнується. Після цього плазма певний час падає майже безпосередньо на нейтронну зорю.

Ближче до виходу зі струменя диск, за інтерпретацією дослідників, з’являється ще раз — але вже з обертанням у протилежний бік — і знову розпадається. XRISM спостерігав систему 1 лютого 2025 року близько 16 годин, тобто зафіксував лише частину довшого процесу. Попри це, спектральної якості вистачило, щоб розрізнити рух плазми і перевірити сценарій, який раніше існував переважно у моделях.

Чому це більше, ніж історія про одну подвійну зорю

Акреція на компактні об’єкти — базовий механізм для багатьох найяскравіших рентгенівських джерел. Але в реальній системі газ не поводиться як акуратний гладкий диск із підручника: зоряний вітер неоднорідний, орбіта змінює геометрію, а потоки можуть перебудовуватися за години. BP Crucis зручна тим, що ці фази повторюються і їх можна спостерігати знову, порівнюючи дані різних проходжень.

Для XRISM це також демонстрація того, навіщо місії потрібна мікрокалориметрична спектроскопія. Зображення показує, де розташоване джерело, але точні спектральні лінії розкривають швидкість і фізичний стан газу. У цьому випадку кілька зміщених ліній дали майже кінематичну картину того, як речовина переходить від зоряного вітру до акреції на нейтронну зорю.

Що дослідники можуть перевірити далі

Оскільки орбіта GX 301-2 повторюється, команда має природну можливість перевірити, чи однаково поводиться газ під час наступних проходжень. Якщо структура зоряного вітру змінюється від циклу до циклу, спектри покажуть, наскільки стабільною є описана схема з появою, руйнуванням і повторним формуванням диска. Серія спостережень також допоможе відокремити постійні властивості системи від випадкових щільних згустків у вітрі гіпергіганта.

Такі дані важливі і для моделей інших рентгенівських подвійних систем. Вони дозволяють перевіряти, скільки речовини компактний об’єкт реально захоплює, як швидко вона втрачає кутовий момент і за яких умов замість диска виникає майже пряме падіння плазми. Це вже не просто опис одного красивого об’єкта, а спосіб калібрувати фізику акреції.

↗