|
Нейтронная звезда питается голубым гипергигантом
|
|
|
|
Используя данные японской обсерватории XRISM (X–ray Imaging and Spectroscopy Mission), астрономы непосредственно наблюдали истечение гигантской звезды, называемое звездным ветром, которое улавливается ее компактным спутником и служит источником энергии для сильных рентгеновских вспышек. Это исследование является частью программы НАСА по изучению экстремальной Вселенной, направленной на то, чтобы лучше понять, как устроен космос.
|
|
|
|
"Мы никогда раньше не видели явных признаков того, что плазма ветра падает на компактный объект", - сказал Рой Рахин, исследователь из UMBC (Мэрилендский университет, округ Балтимор) и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. "Теперь мы можем проверить наше понимание этих процессов гораздо более подробно". Статья, описывающая результаты, опубликована в журнале Science Advances.
|
|
|
|
Целевая система - BP Crucis, двойная рентгеновская звезда большой массы, расположенная на расстоянии около 13 000 световых лет от нас в южном созвездии Крукс. Основная звезда, известная как Wray 977, представляет собой голубой гипергигант, примерно в 40 раз превышающий массу Солнца и в 60 раз его размер. Она настолько большая, горячая и яркая, что от нее постоянно исходит поток ионизированного газа — явление, которое астрономы называют звездным ветром.
|
|
|
|
|
|
|
Компаньон сверхгиганта — крошечная, но мощная нейтронная звезда GX 301-2. Это сжатое ядро звезды, которая давным-давно взорвалась как сверхновая. Ее масса превышает массу Солнца, а диаметр составляет примерно 20 километров (12 миль). Вращаясь каждые 11 минут, она испускает рентгеновское излучение, направленное в сторону Земли, что делает ее пульсаром.
|
|
|
|
Дважды за 41,5-дневный период обращения пульсара вокруг звезды, в моменты наибольшего и наименьшего удаления от нее, в течение нескольких дней происходят мощные вспышки рентгеновского излучения. Астрономы считают, что гравитационное воздействие пульсара на звезду создает особенно плотный поток плазмы. Вспышки происходят, когда пульсар пересекает этот поток и захватывает часть его вещества. Самые сильные вспышки происходят ближе к звезде, где поток наиболее плотный.
|
|
Спектры показывают, что плазма приближается к звезде.
|
|
|
|
1 февраля 2025 года исследователи направили на систему телескоп XRISM и наблюдали за ней около 16 часов в момент окончания одной из самых мощных вспышек. Инструмент Resolve, разработанный совместно NASA и Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA), позволил получить высокодетализированные рентгеновские спектры, на которых видны быстро меняющиеся линии излучения и поглощения. В частности, линии поглощения сильно ионизированного железа позволили определить скорость и направление движения плазмы, находящейся относительно близко к пульсару.
|
|
|
|
Когда Рахин впервые увидел эти спектры, он понял, что никогда раньше не видел ничего подобного. Он просмотрел научную литературу в поисках похожих наблюдений, но ничего не нашёл.
|
|
|
|
«Было ясно, что эти наблюдения являются революционными, но в то же время это означало, что анализ должен был быть особенно тщательным, — говорит Назма Ислам, соавтор исследования, ранее работавшая в Университете Мэриленда в Колледж-Парке и в Центре космических полётов Годдарда NASA, а сейчас занимающая должность доцента в Манипальском центре естественных наук в Индии. — Мы смогли увидеть, как плотный поток плазмы ведёт себя в непосредственной близости от нейтронной звезды».
|
|
|
|
Рахин и его команда показали, что линии поглощения железа, которые они наблюдали, смещены в сторону более низких энергий, чем если бы они были измерены в лабораторных условиях. Это смещение, называемое красным смещением, указывает на движение от наблюдателя, то есть на то, что газ движется по направлению к пульсару. Величина красного смещения указывает на скорость движения плазмы. Анализ, проведенный командой, показал, что газ движется к пульсару со скоростью около 540 000 км/ч (335 000 миль/ч).
|
|
|
|
Вот что, по мнению исследователей, происходит: когда пульсар входит в поток, он захватывает газ, который образует плотный, беспорядочный, турбулентный диск. Этот газ по спирали опускается к пульсару, нагревается и испускает рентгеновское излучение, вызывающее вспышки.
|
|
|
|
По мере того как пульсар продвигается дальше в поток, турбулентный диск разрушается. Астрономы предполагают, что по мере того, как пульсар все больше смещается в направлении потока, у него уже не хватает углового момента, необходимого для поддержания диска. Когда диск рассеивается, плазма устремляется прямо к нейтронной звезде. Наблюдения с помощью XRISM проводились ближе к концу этой фазы.
|
|
|
|
Затем, когда пульсар приближается к концу потока, на короткое время снова образуется беспорядочный диск, но на этот раз он вращается в противоположном направлении. А затем и он исчезает, когда пульсар выходит из потока. В общей сложности пульсару требуется около четырех дней, чтобы пройти через поток.
|
|
|
|
«Система BP Crucis — идеальная лаборатория для изучения аккреции пульсаров, подпитываемых ветром, а чувствительный спектрометр высокого разрешения Resolve на XRISM — идеальный инструмент для углубления нашего понимания происходящих процессов», — сказал Брайан Уильямс, научный руководитель проекта в NASA Goddard.
|
|
|
|
Источник
|
