Astronomowie bezpośrednio zaobserwowali, jak wypływ materii z olbrzymiej gwiazdy – wiatr gwiazdowy – zostaje przechwycony przez jej zwartego towarzysza, który następnie wykorzystuje skradziony łup do napędzania silnych rozbłysków rentgenowskich. Badania, będące częścią nieustających wysiłków NASA zmierzających do zrozumienia, jak działa wszechświat (i przypomnienia nam, że nasze problemy są niewielkie), wykorzystały dane z kierowanego przez Japonię obserwatorium XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission).
„Nigdy wcześniej nie widzieliśmy wyraźnych oznak plazmy wiatru opadającej na zwarty obiekt” – powiedział Roi Rahin, badacz z UMBC (University of Maryland, Baltimore County) oraz NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland. „Możemy teraz przetestować nasze rozumienie tych procesów ze znacznie większą szczegółowością”. Wyniki opublikowano w piątek w czasopiśmie Science Advances.
Omawiany układ to BP Crucis, rentgenowski układ podwójny o dużej masie, znajdujący się około 13 000 lat świetlnych stąd, w południowym gwiazdozbiorze Krzyża Południa. Gwiazda główna, Wray 977, to niebieski hiperolbrzym o masie około 40 razy większej od Słońca i rozmiarach 60 razy większych. Jest tak duża, gorąca i jasna, że zjonizowany gaz nieustannie z niej ucieka – zjawisko, które astronomowie nazywają wiatrem gwiazdowym, ponieważ „gigantyczny kosmiczny bąk” nie przeszedł recenzji.
Towarzyszem jest mała, ale potężna gwiazda neutronowa zwana GX 301-2. Zgniecione jądro gwiazdy, która dawno temu wybuchła jako supernowa, mieści więcej niż masę Słońca w kuli o średnicy około 20 kilometrów. Obracając się co 11 minut, omiata wiązką promieniowania rentgenowskiego Ziemię, co czyni ją pulsarem – najbardziej nadgorliwą latarnią morską wszechświata.
Dwukrotnie podczas 41,5-dniowej orbity pulsara, w pobliżu jej najbliższego i najdalszego punktu od gwiazdy głównej, przez kilka dni występują silne rozbłyski rentgenowskie. Astronomowie sądzą, że wpływ grawitacyjny pulsara na gwiazdę tworzy szczególnie gęsty strumień plazmy. Rozbłyski występują, gdy pulsar przecina ten strumień i przechwytuje część jego materii. Najsilniejsze erupcje występują bliżej gwiazdy, gdzie strumień jest gęstszy.
Badacze skierowali XRISM na ten układ 1 lutego 2025 roku, obserwując go przez około 16 godzin pod koniec jednego z silniejszych rozbłysków. Instrument Resolve obserwatorium, opracowany wspólnie przez NASA i JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), uchwycił wyjątkowo szczegółowe widma rentgenowskie, ujawniając szybko zmieniające się linie emisyjne i absorpcyjne. W szczególności linie absorpcyjne wysoko zjonizowanego żelaza ujawniły prędkość i kierunek plazmy stosunkowo blisko pulsara.
Kiedy Rahin po raz pierwszy zobaczył te widma, zdał sobie sprawę, że nigdy nie widział czegoś podobnego. Przeszukał literaturę naukową w poszukiwaniu podobnych obserwacji i nic nie znalazł – uczucie znane każdemu, kto kiedykolwiek próbował znaleźć porządnego hydraulika.
„Było jasne, że te obserwacje były przełomowe, ale jednocześnie oznaczało to, że analiza musiała być szczególnie dokładna” – powiedziała Nazma Islam, współautorka, wcześniej związana z UMBC i NASA Goddard, a obecnie adiunkt w Manipal Centre for Natural Sciences w Indiach. „Mogliśmy zobaczyć, jak gęsty strumień plazmy zachowuje się bardzo blisko gwiazdy neutronowej”.
Rahin i jego zespół pokazują, że zaobserwowane linie absorpcyjne żelaza są przesunięte w stronę niższych energii niż gdyby zmierzono je w laboratorium. To przesunięcie, zwane przesunięciem ku czerwieni, wskazuje na ruch oddalający się od obserwatora, co oznacza, że gaz płynie w kierunku pulsara. Wielkość przesunięcia ku czerwieni wskazuje prędkość plazmy. Analiza zespołu wskazuje, że gaz pędzi w kierunku pulsara z prędkością około 540 000 km/h – około 100 razy szybciej niż pocisk, czyli mniej więcej jak poniedziałkowy poranny dojazd do pracy.
Oto, co zdaniem badaczy się dzieje: Gdy pulsar wchodzi w strumień, zgarnia gaz w gruby, chaotyczny, burzliwy dysk. Gaz ten spiralnie opada na pulsara, nagrzewa się i emituje promieniowanie rentgenowskie, napędzając rozbłyski. Gdy pulsar wnika głębiej w strumień, burzliwy dysk się rozpada. Astronomowie przypuszczają, że gdy pulsar porusza się bardziej bezpośrednio w przepływie, strumień nie ma już