Звёздный ветер поймали в прямом эфире: телескоп XRISM впервые увидел, как пульсар «ест» соседнюю звезду

Орбитальная рентгеновская обсерватория NASA/JAXA XRISM впервые предоставила прямые наблюдательные свидетельства того, как поток горячего газа, «выдуваемый» звездой-гигантом, захватывается её компактным соседом — нейтронной звездой — и питает мощные рентгеновские вспышки. Результаты, опубликованные в Science Advances, получены от инструмента Resolve, способного различать тонкие спектральные детали, недоступные предшествующим телескопам.

«Мы никогда прежде не видели столь ясных признаков плазмы звёздного ветра, падающей на компактный объект», — сказал ведущий автор работы Рой Рахин из Университета Мэриленда и Центра космических полётов Годдарда NASA.

Двойная система: «донор» и «поглотитель»

Система BP Crucis расположена примерно в 13 000 световых лет в созвездии Южного Креста. Она состоит из двух радикально разных объектов, обращающихся друг вокруг друга.

Звезда-донор — Wray 977, голубой гипергигант массой около 40 Солнц и размером около 60 солнечных радиусов. Такие звёзды настолько горячи, что с их поверхности непрерывно «дует» звёздный ветер — поток ионизованной плазмы, уходящей во все стороны со скоростями в сотни километров в секунду.

«Поглотитель» — нейтронная звезда GX 301-2, пульсар, вращающийся каждые 11 минут. Плотность нейтронной звезды так велика, что несколько солнечных масс упакованы в шар диаметром ~20 км. Пульсар обращается вокруг Wray 977 с периодом 41,5 дня, и дважды за орбиту — при прохождении сквозь плотные струи ветра — генерирует особенно мощные рентгеновские вспышки: плазма падает на поверхность нейтронной звезды со скоростью, близкой к скорости света, нагревается до миллионов градусов и испускает рентгеновское излучение.

Что увидел Resolve

1 февраля 2025 года XRISM наблюдал систему около 16 часов. Высококонтрастный рентгеновский спектр, полученный спектрометром Resolve, обнаружил чётко выраженные линии поглощения высокоионизованного железа — со смещением к более низким энергиям (красное смещение).

Физический смысл этого смещения прост: газ движется от наблюдателя — то есть в направлении нейтронной звезды. По величине красного смещения скорость падающей плазмы составила около 335 000 миль в час, или 540 000 км/ч.

Это первое прямое измерение скорости и направления плазмы звёздного ветра непосредственно вблизи нейтронной звезды. «Теперь мы можем проверять наше понимание этих процессов с гораздо большей детальностью», — добавил Рахин.

Четыре дня сквозь плотный поток плазмы

На основе данных команда восстановила последовательность событий при прохождении пульсара через плотный ветровой поток (около 4 суток):

• вход в поток: плазма накапливается в турбулентный аккреционный диск вокруг пульсара → вспышка рентгеновского излучения;
• углубление в поток: угловой момент плазмы снижается, диск разрушается → плазма падает прямо на нейтронную звезду (этот момент и зафиксировал XRISM);
• выход из потока: кратковременное восстановление диска с обратным вращением → затухание вспышки.

Этот цикл, воспроизводящийся каждые 41,5 дня, теперь описан с беспрецедентной спектральной детализацией.

Значение для астрофизики двойных систем

Читайте также: Чандра измерила расширение остатка сверхновой G292.

Аккреция звёздного ветра нейтронными звёздами — распространённый процесс в тесных двойных системах высокой массы. Он определяет эволюцию этих систем и, в конечном счёте, судьбу нейтронных звёзд: они могут разгоняться при аккреции или тормозиться при определённых режимах взаимодействия с диском. До сих пор физику этого процесса можно было изучать лишь косвенно — по суммарному рентгеновскому потоку. XRISM открыл новую страницу: спектроскопию самого потока газа в реальном времени.