Рентгеновская миссия XRISM, являющаяся совместной инициативой Европейского космического агентства (ESA) и Японского космического агентсва (JAXA), осуществила наблюдения за нейтронной звездой GX13+1. В ходе этих наблюдений были выявлены особенности аккреционного ветра, значительно отличающиеся от характеристик ранее исследованных потоков вещества вблизи сверхмассивных черных дыр. Результаты исследования и сопутствующие заключения ученых опубликованы в журнале Nature.
GX13+1 характеризуется высокой рентгеновской активностью: горячая материя из аккреционного диска постепенно переходит в состояние падения на поверхность нейтронной звезды, высвобождая при этом огромное количество энергии. Данные процессы сопровождаются формированием мощных потоков вещества – аккреционных ветров, играющих важную роль в определении динамики окружающей среды.
Благодаря высоким характеристикам спектрального разрешения инструмента Resolve, XRISM впервые получил возможность зафиксировать структуру аккреционного ветра у GX13+1 в момент превышения предела Эддингтона – состояния, при котором давление излучения практически полностью компенсирует приток вещества. Проведенные наблюдения продемонстрировали, что данный ветер обладает высокой плотностью и относительно небольшой скоростью, составляющей около миллиона километров в час. Для сравнения, в аналогичных условиях у сверхмассивных черных дыр аккреционные ветра развивают скорости от 20 до 30 % скорости света, то есть превышающие 200 миллионов километров в час.
Помимо этого, потоки вещества, исходящие из GX13+1, демонстрировали плавную и однородную структуру, в отличие от «клочковатых» и чрезвычайно быстрых ветров, наблюдаемых в окрестностях сверхмассивных черных дыр. Данное различие ставит под сомнение универсальность механизма, основанного исключительно на воздействии радиационного давления.
По мнению ученых, разница в характеристиках обусловлена температурой аккреционных дисков. У сверхмассивных черных дыр эти диски имеют большую протяженность и излучают преимущественно в ультрафиолетовой области спектра, где взаимодействие с веществом более эффективно и способствует его ускорению. В то время как у нейтронных звезд и черных дыр звездной массы аккреционные диски значительно горячее, а их излучение сконцентрировано в рентгеновском диапазоне, что приводит к менее выраженному воздействию на окружающую среду. Это обуславливает формирование более медленного, но при этом существенно плотного потока вещества.
Наблюдения за GX13+1 демонстрируют многогранность процессов, определяющих аккреционные оттоки, и подчеркивают их значимость для изучения обратной связи в астрофизике. Эти процессы способны как стимулировать образование новых звезд, так и препятствовать ему, а также, в случае сверхмассивных черных дыр, влиять на эволюцию галактик.
Обсерватория XRISM открывает новые возможности для исследований экстремальных объектов, и ее данные уже служат фундаментом для будущих наблюдений с помощью обсерватории NewAthena, которая предоставит еще более высокое разрешение и чувствительность.
