Впервые обнаружен пульсар, питающийся звездным «ветром» своего спутника

Фото из открытых источников

Используя данные обсерватории XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), учёные недавно наблюдали BP Crucis, массивную рентгеновскую двойную систему, расположенную примерно в 13 000 световых годах от нас в южном созвездии Крукс. Главная звезда системы, Wray 977, — это голубой гипергигант массой около 40 солнечных масс, настолько большой и массивный, что от него постоянно оттекает поток ионизированного газа. Его компаньон — крошечная нейтронная звезда GX 301-2, пульсар, который направляет свой рентгеновский луч к Земле с периодом 11 минут.

Этот процесс, при котором Wray 977 постоянно подпитывает своего меньшего компаньона ионизированным газом (или «звездным ветром»), приводит к тому, что GX 301-2 испускает мощные рентгеновские вспышки. Хотя астрономы изучают рентгеновские двойные системы уже давно, это первый случай, когда они непосредственно наблюдали, как истечение вещества из гигантской звезды захватывается ее компактным компаньоном. Эти исследования позволяют астрономам лучше понять некоторые из самых экстремальных явлений во Вселенной.

Наблюдения проводились исследователями из Отдела астрофизических исследований Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, Центра космических исследований и технологий (CSST), Манипальского центра естественных наук (MCRS), Израильского технологического института, Военно-морской академии США, Национальной лаборатории имени Лоуренса Ливермора (LLNL) и ряда университетов. Статья с описанием их результатов была опубликована в журнале Science Advances.

Исследователи наблюдали за этой системой с помощью прибора XRISM 1 февраля 2025 года, ближе к концу одной из самых мощных вспышек, используя инструмент Resolve обсерватории. В течение 16 часов прибор зафиксировал очень подробные рентгеновские спектры и быстро меняющиеся линии поглощения, такие как линии сильно ионизированного железа. Эти данные четко показали скорость и направление плазмы относительно близко к пульсару, чего астрономы никогда раньше не наблюдали напрямую. 

«Было очевидно, что эти наблюдения являются новаторскими, но в то же время это означало, что анализ должен быть особенно подробным. Мы могли видеть, как плотный поток плазмы действует в непосредственной близости от нейтронной звезды», - говорит соавтор статьи Назма Ислам из Центра Годдарда.

Результаты показали, что наблюдаемые линии поглощения сместились в сторону более низких энергий (красное смещение), что указывает на удаление ионизированного газа относительно наблюдателя. Помимо подтверждения того, что звёздный ветер движется в сторону пульсара, наблюдаемое красное смещение показало скорость около 540 000 км/ч. Таким образом, команда подтвердила то, что астрономы давно подозревали о двойных пульсарах.

Согласно этой широко распространенной теории, когда пульсар входит в поток ионизированного газа, он затягивает его в плотный турбулентный диск. Подобно аккреционным дискам вокруг сверхмассивных черных дыр (СМЧД), этот газ движется по спирали к пульсару, нагревается до экстремальных температур и испускает мощные рентгеновские вспышки. По мере того, как пульсар продвигается дальше в поток, диск разрушается, поскольку поток больше не обладает достаточным угловым моментом для его поддержания.

После исчезновения диска плазма начинает течь непосредственно на нейтронную звезду, что и совпало с наблюдениями XRISM. Когда пульсар приближается к концу потока, на короткое время появляется диск, который, однако, вращается в противоположном направлении и аналогично исчезает, когда пульсар выходит из потока. 

«Система BP Crucis представляет собой идеальную лабораторию для изучения аккреции пульсаров, питаемых звездным ветром, а чувствительный спектрометр Resolve высокого разрешения, установленный в телескопе XRISM, является идеальным инструментом для углубления нашего понимания задействованных процессов», - отметил Брайан Уильямс из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.