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XRISM首度直击恒星风坠入中子星,天文学家看清脉冲星进食全程

2026-9-25 寰宇科学

利用日本主导的X射线成像与光谱卫星(XRISM)资料,天文学家直接观测到一颗巨大恒星的恒星风被伴星捕获,为强烈的X射线耀斑提供能量来源。领导研究的马里兰大学巴尔的摩分校(UMBC)与美国太空总署戈达德太空飞行中心研究员罗伊·拉辛(RoiRahin)表示:“我们从未如此清楚观察到电浆落入致密天体的过程,现在我们终于能以更详细地检验我们对这些过程的理解。”论文发表于《科 学进展》(ScienceAdvances)期刊。

这项研究的目标是位于南十字座、距离地球约13,000光年的大质量X射线联星系统BPCrucis。主星Wray977是一颗蓝超巨星,质量约太 阳40倍,体积60倍。由于它极其巨大且温度高,游离气体会不断向外喷发,形成所谓的恒星风。

超巨星的伴星是一颗小而强的中子星GX301-2,为古老超新星爆炸后留下的坍缩核心,比太阳还大的质量全压缩成一个直径仅约20公里的球体,每11分钟旋转一次,并将X射线束扫向地球,因此归类为脉冲星。

这颗脉冲星为期41.5天的轨道公转运行期间,距离主星最近与最远的两个位置附近,会连续数天发生强烈的X射线耀斑。天文学家认为,脉冲星对主星的引力影响会产生特别密集的电浆气体流,当脉冲星穿越电浆气体流并捕获部分物质,就会引发耀斑。

团队2025年2月1日使用XRISM观测约16小时。XRISM搭载NASA与JAXA联合开发的Resolve仪器,捕捉到极为精细的X射线光谱,揭示快速 变化的发射线与吸收线。特别是高度游离铁的吸收线,揭示电浆在相对靠近脉冲星处的速度与方向。

Resolve仪器拍摄了BPCrucis的高解析度X射线光谱。明显的铁吸收线(虚线)已向低能量方向移动(红色实线),指出气 体的运动方向和速度。数据和误差棒以灰色显示,光谱以浅蓝色显示。罗马数字表示铁原子的电离态(即产生每条谱线所失去的电子数)。(Source:NASA′sGoddardSpaceFlightCenter,JAXA/NASA,Rahinetal.2026)

分析指出铁吸收线产生了红移,显示气体正以每小时约54万公里的高速流向脉冲星。研究员认为,当脉冲星进入气体流时会卷起厚重 且混乱的吸积盘,气体螺旋下落至脉冲星并加热,发出X射线以驱动耀斑。脉冲星深入气体流后,吸积盘会因角动量不足解体,使电浆直 接流向中子星。XRISM观测恰好捕捉到此阶段的尾声。

NASA戈达德太空飞行中心专案科学家布莱恩·威廉姆斯(BrianWilliams)表示,BPCrucis系统是研究恒星风提供能量给脉冲星的理想实验室,而XRISM高灵敏度的光谱仪则是推进相关理解的最佳利器。