XRISM впервые напрямую увидел, как пульсар захватывает звездный ветер

Рентгеновская обсерватория XRISM дала астрономам редкий взгляд на то, как нейтронная звезда буквально перехватывает вещество у массивного компаньона. В системе BP Crucis пульсар GX 301-2 проходит через плотный поток плазмы, который выдувает голубой гипергигант Wray 977. По данным NASA и JAXA, высокоразрешающая спектроскопия впервые показала ясные признаки того, что газ не просто окружает компактный объект, а падает к нему и питает мощные рентгеновские вспышки.

Скорость газа измерили по смещению железа

Ключевым инструментом стал Resolve — спектрометр XRISM с очень высокой энергетической разрешающей способностью. В спектре BP Crucis команда увидела линии поглощения железа, смещенные к более низким энергиям. Такое красное смещение позволило оценить скорость плазмы: около 335 тысяч миль в час, или 540 тысяч километров в час, в направлении к пульсару. Именно спектр превратил абстрактную модель аккреции в прямое наблюдение движения вещества.

Система состоит из очень массивной звезды Wray 977 — примерно 40 солнечных масс — и компактной нейтронной звезды. Пульсар движется по вытянутой орбите и дважды за оборот сближается с особенно плотным потоком звездного ветра. Во время примерно четырехдневного прохождения через этот поток рентгеновская яркость резко растет.

Диск рождается, разрушается и появляется снова

Самая интересная часть картины — поведение аккреционного потока. По модели команды, при входе в струю газ захватывается пульсаром и формирует толстый турбулентный диск. Вещество спирально движется к нейтронной звезде, нагревается и излучает в рентгеновском диапазоне. Когда пульсар заходит глубже в поток, геометрия меняется: газу не хватает углового момента для поддержания диска, и тот разрушается. После этого плазма некоторое время падает почти непосредственно на нейтронную звезду.

Ближе к выходу из струи диск, по интерпретации исследователей, появляется еще раз — но уже с вращением в противоположную сторону — и снова распадается. XRISM наблюдал систему 1 февраля 2025 года около 16 часов, то есть зафиксировал только часть более длинного процесса. Несмотря на это, качества спектра хватило, чтобы различить движение плазмы и проверить сценарий, который раньше существовал в основном в моделях.

Почему это больше, чем история об одной двойной звезде

Аккреция на компактные объекты — базовый механизм для многих самых ярких рентгеновских источников. Но в реальной системе газ не ведет себя как аккуратный гладкий диск из учебника: звездный ветер неоднороден, орбита меняет геометрию, а потоки могут перестраиваться за часы. BP Crucis удобна тем, что эти фазы повторяются и их можно наблюдать снова, сравнивая данные разных прохождений.

Для XRISM это также демонстрация того, зачем миссии нужна микрокалориметрическая спектроскопия. Изображение показывает, где находится источник, но точные спектральные линии раскрывают скорость и физическое состояние газа. В данном случае несколько смещенных линий дали почти кинематическую картину того, как вещество переходит от звездного ветра к аккреции на нейтронную звезду.

Что исследователи смогут проверить дальше

Поскольку орбита GX 301-2 повторяется, команда получает естественную возможность проверить, одинаково ли ведет себя газ при следующих прохождениях. Если структура звездного ветра меняется от цикла к циклу, спектры покажут, насколько устойчив сценарий с появлением, разрушением и повторным формированием диска. Серия наблюдений также поможет отделить постоянные свойства системы от случайных плотных сгустков в ветре гипергиганта.

Такие данные важны и для моделей других рентгеновских двойных систем. Они позволяют проверять, сколько вещества компактный объект реально захватывает, как быстро оно теряет угловой момент и при каких условиях вместо диска возникает почти прямое падение плазмы. Это уже не просто описание одного эффектного объекта, а способ калибровать физику аккреции.

↗