Рух плазми навколо пульсара вперше безпосередньо зафіксували за допомогою місії XRISM.

У подвійній зоряній системі нейтронна зоря поглинає іонізований газ, що постійно вивільняється від її масивного супутника. Цей процес падіння плазми супроводжується інтенсивними рентгенівськими спалахами. Астрономи вперше змогли безпосередньо спостерігати за цим явищем. Рух матеріалу було зафіксовано за допомогою японської космічної рентгенівської обсерваторії, розробленої за участю NASA.

Швидкість сонячного вітру.

Систему BP Південного Хреста (BP Crucis) вперше зафіксували 1 лютого 2025 року завдяки Місії рентгенівського зображення та спектроскопії (XRISM). Спостереження тривало 16 годин і відбулося наприкінці одного з потужних спалахів.

Як повідомляє NASA, детальні рентгенівські спектри отримали спектрометром Resolve. Прилад реєструє окремі частинки рентгенівського випромінювання. Кожна з них, влучивши в 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 виявилися швидко змінюючі лінії поглинання, зокрема ті, що відповідають сильно іонізованому залізу. Ці лінії виявилися зміщеними в сторону нижчих енергій. Таке червоне зміщення свідчить про те, що газ рухається в напрямку від спостерігача.

Вперше було безпосередньо виміряно швидкість і напрямок руху матеріалу в околицях нейтронної зорі, базуючись на величині зміщення. Зоряний вітер, що представляє собою потік газів від масивного супутника, рухається до зорі зі швидкістю близько 540 тисяч кілометрів на годину. Для порівняння, відстань між Києвом і Львовом, яка становить приблизно 470 кілометрів по прямій, плазма з такою швидкістю долає всього за трохи більше трьох секунд.

Гігантських розмірів зірка та пульсар

Ця подвійна система розташована приблизно за 13 тисяч 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 і масу з неї безперервно витікає іонізований газ.

Компаньйоном гіпергіганта є нейтронна зоря GX 301-2. Вона обертається і раз на 11 хвилин спрямовує рентгенівський промінь у бік Землі, тому її спостерігають як пульсар.

Диск, що обертається навколо пульсара

Дослідження, опубліковане в рецензованому науковому журналі Science Advances, підтвердило давню гіпотезу астрономів, що стосується подібних систем. Коли пульсар потрапляє в потік іонізованого газу, він закручує його, формуючи товстий турбулентний диск, схожий на ті, що оточують надмасивні чорні діри. Речовина в цьому диску рухається по спіралі до нейтронної зорі, де вона нагрівається і стає джерелом рентгенівського випромінювання.

У глибині газового потоку стає недостатньо моменту імпульсу, що веде до втрати обертального руху диска. В результаті він руйнується, і плазма безпосередньо осідає на нейтронну зорю. Спостереження, проведені за допомогою XRISM, збіглися саме з цією стадією.

Ближче до краю потоку диск ненадовго з'являється знову, але обертається протилежно до першого. Щойно пульсар залишає потік, другий диск теж зникає.

Природний експериментальний центр

Співавтор статті Назма Іслам з 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 і роздільній здатності.