Нейтронна зоря у подвійній системі захоплює іонізований газ, що безперервно витікає з її масивного компаньйона. Падіння цієї плазми супроводжується потужними рентгенівськими спалахами. Астрономи вперше простежили такий процес безпосередньо. Рух речовини вдалося виміряти за допомогою космічної рентгенівської обсерваторії Японії, створеної за участі NASA.
Швидкість зоряного вітру
Систему BP Південного Хреста (BP Crucis) спостерігали 1 лютого 2025 року за допомогою Місії рентгенівської візуалізації та спектроскопії (XRISM). Сеанс тривав 16 годин і припав на завершення одного з потужних спалахів.
Як повідомляє NASA, детальні рентгенівські спектри отримали спектрометром Resolve. Прилад реєструє окремі частинки рентгенівського випромінювання. Кожна з них, влучивши у крихітний поглинач, трохи його нагріває. За величиною цього нагрівання визначають енергію частинки. Щоб помітити таку мізерну зміну температури, поглинач охолоджують майже до абсолютного нуля. Завдяки цьому спектрометр розрізняє навіть дуже близькі спектральні лінії, які попередні прилади зливали в одну широку смугу.
У спектрах з’явилися лінії поглинання, що швидко змінювалися, зокрема ті, що належать сильно іонізованому залізу. Ці лінії виявилися зміщеними у бік нижчих енергій. Таке червоне зміщення означає, що газ віддалявся від спостерігача.
За величиною зміщення вперше безпосередньо визначили швидкість і напрямок руху речовини поблизу нейтронної зорі. Зоряний вітер, тобто потік газу від масивного компаньйона, тече до неї, долаючи близько 540 тис. км/год. Відстань від Києва до Львова становить приблизно 470 км по прямій, плазма з такою швидкістю проходить трохи більш як за три секунди.
Гіпергігант і пульсар
Ця подвійна система розташована приблизно за 13 тис. світлових років від Землі, як пише Universe Today. Основна зоря системи, Wray 977, належить до блакитних гіпергігантів і має масу близько 40 сонячних. Через величезні розміри та масу з неї безперервно витікає іонізований газ.
Компаньйоном гіпергіганта є нейтронна зоря GX 301-2. Вона обертається раз на 11 хвилин і спрямовує рентгенівський промінь у бік Землі, тому її спостерігають як пульсар.
Диск навколо пульсара
Результати, опубліковані в рецензованому журналі Science Advances, підтвердили гіпотезу, яку астрономи давно висували щодо таких систем. Потрапивши в потік іонізованого газу, пульсар закручує його в товстий турбулентний диск, подібний до дисків навколо надмасивних чорних дір. Речовина в ньому рухається по спіралі до нейтронної зорі, розігрівається і стає джерелом рентгенівського випромінювання.
Глибше у потоці газові вже бракує моменту імпульсу, тобто запасу обертального руху, щоб диск існував далі. Зрештою диск руйнується, а плазма падає безпосередньо на нейтронну зорю. Спостереження XRISM припали якраз на цю фазу.
Ближче до краю потоку диск ненадовго з’являється знову, але обертається протилежно до першого. Щойно пульсар залишає потік, другий диск теж зникає.
Природна лабораторія
Співавтор статті Назма Іслам із Маніпальського центру природничих наук в Індії наголошує, що такі дані отримали вперше, тому аналіз вимагав особливої ретельності. Команда бачила, як щільний потік плазми рухається зовсім поруч із нейтронною зорею.
Науковець проєкту XRISM у Центрі космічних польотів імені Годдарда NASA Браян Вільямс називає BP Південного Хреста ідеальною лабораторією для вивчення того, як речовина зоряного вітру падає на пульсари. Спектрометр Resolve, на його думку, найкраще підходить для таких досліджень завдяки високій чутливості й роздільній здатності.
