S využitím dat z kosmické observatoře XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), jejíž misi vede Japonsko, se astronomům podařilo přímo pozorovat hvězdný vítr z obří hvězdy zachytávaný jejím kompaktním průvodcem. Tento proces je zdrojem energie pro silné rentgenové záblesky. Výzkum je součástí širších snah agentury NASA prozkoumat extrémní jevy ve vesmíru, aby lidstvo lépe porozumělo tomu, jak v něm vše funguje.

„Nikdy předtím jsme neviděli jasný důkaz toho, že plazma z hvězdného větru padá na kompaktní objekt,“ říká Roi Rahin, výzkumník z UMBC (University of Maryland, Baltimore County) a Goddardova střediska v marylandském Greenbeltu, a dodává: „Nyní můžeme naše chápání těchto procesů otestovat mnohem podrobněji.“ Článek popisující tyto objevy byl před několika dny publikován v časopise Science Advances.

Objektem pozorování byl BP Crucis, hmotný rentgenový dvojhvězdný systém vzdálený přibližně 13 000 světelných let, který se promítá do souhvězdí Jižního kříže na jižní obloze. Primární hvězda, známá jako Wray 977, je modrý hyperobr s přibližně čtyřicetinásobnou hmotností a šedesátinásobnými rozměry oproti Slunci. Tato hvězda je tak velká, horká a zářivá, že z ní neustále uniká ionizovaný plyn v podobě takzvaného hvězdného větru.

Průvodcem tohoto giganta je malá, ale mimořádně hustá neutronová hvězda označovaná GX 301-2. Toto zhroucené jádro hvězdy, která kdysi explodovala jako supernova, má při průměru přibližně 20 kilometrů větší hmotnost než Slunce. Kolem své osy se otočí jednou za 11 minut a její svazek rentgenového záření při otáčení pravidelně zasahuje Zemi, takže se objekt označuje jako pulsar.

Dvakrát během oběhu pulsaru, který trvá 41,5 dne, dochází k silným rentgenovým zábleskům trvajícím několik dní. Děje se to v blízkosti bodů dráhy, v nichž je pulsar nejblíže primární hvězdě a nejdále od ní. Astronomové se domnívají, že gravitační vliv pulsaru na hvězdu vytváří mimořádně hustý proud plazmatu. Záblesky nastávají, když pulsar prochází tímto proudem a zachytává část jeho hmoty. Nejsilnější erupce nastávají v blízkosti primární hvězdy, kde je proud hustší.

Výzkumníci tento systém pozorovali observatoří XRISM 1. února 2025 po dobu přibližně 16 hodin, a to ke konci jednoho z výše zmíněných silnějších záblesků. Přístroj Resolve, který společně vyvinuly agentury JAXA a NASA, zaznamenal velmi podrobná rentgenová spektra a odhalil rychle se měnící emisní a absorpční čáry. Především absorpční čáry vysoce ionizovaného železa odhalily rychlost a směr pohybu plazmatu v blízkosti pulsaru. Když Rahin poprvé viděl tato spektra, uvědomil si, že nikdy nic podobného neviděl. Pustil se proto do pátrání po podobných pozorováních ve vědecké literatuře, ale nic nenašel.

„Bylo jasné, že tato pozorování jsou přelomová, zároveň to však znamenalo, že analýza musí být mimořádně podrobná,“ potvrzuje Nazma Islam, spoluautorka článku, která dříve působila na UMBC a v Goddardově středisku a dnes je odbornou asistentkou v indickém Manipal Centre for Natural Sciences, a dodává: „Můžeme vidět, jak se hustý proud plazmatu chová velmi blízko neutronové hvězdy.“ Rahin a jeho tým prokázali, že pozorované absorpční čáry železa jsou posunuty k nižším energiím oproti jejich laboratorním hodnotám. Tento takzvaný červený posun ukazuje na pohyb směrem od pozorovatele, což v tomto případě znamená, že plyn proudí k pulsaru. Velikost červeného posunu vypovídá o rychlosti plazmatu. Analýza vědeckého týmu naznačuje, že se ionizovaný plyn řítí k pulsaru rychlostí okolo 540 000 km/h.

Výzkumníci se domnívají, že se děje následující: Když pulsar vstupuje do proudu, strhává plyn do hustého, chaotického a turbulentního disku. Tento plyn pak po spirále klesá k pulsaru, zahřívá se a vydává rentgenové záření, které pozorujeme jako záblesky. Když pulsar proniká hlouběji do proudu, turbulentní disk se rozpadá. Astronomové se domnívají, že jak pulsar směřuje stále příměji proti proudu, zachytávaný plyn již nemá dostatečný moment hybnosti k udržení disku. Jakmile se disk rozpadne, plazma proudí přímo na neutronovou hvězdu. Pozorování pomocí observatoře XRISM proběhla těsně před koncem této fáze. Poté, když se pulsar přiblíží k opačnému okraji proudu, se chaotický disk nakrátko znovu vytvoří, tentokrát se však otáčí opačným směrem. I tento disk se následně rozpadne, když pulsar proud opustí. Celkově pulsaru trvá přibližně čtyři dny, než proudem projde. „Systém BP Crucis je ideální laboratoří pro studium akrece hmoty z hvězdného větru na pulsar a citlivý přístroj Resolve s vysokým rozlišením je ideálním nástrojem k prohloubení našeho chápání procesů, ke kterým zde dochází,“ uvedl Brian Williams, vědecký pracovník projektu XRISM z Goddardova střediska.

Přeloženo z:
https://science.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/xrism_s2_356.png
https://assets.science.nasa.gov/…/GX_301-2_spectrum_med.jpg?w=2020&h=1080&fit=clip&crop=faces%2Cfocalpoint