Астрономы выявили неожиданные различия в аккреционных ветрах нейтронной звезды и сверхмассивных черных дыр

Рентгеновская миссия XRISM, совместный проект Европейского космического агентсва (ESA) и Японского космического агентсва (JAXA), провела наблюдения нейтронной звезды GX13+1 и зафиксировала свойства аккреционного ветра, которые существенно отличаются от ранее изученных потоков вещества в окрестностях сверхмассивных черных дыр. Полученные данные и выводы ученых представлены в журнале Nature.

GX13+1 представляет собой яркий рентгеновский источник: горячая материя из аккреционного диска постепенно падает на поверхность нейтронной звезды, высвобождая колоссальные объемы энергии. Такие процессы сопровождаются мощными оттоками вещества – аккреционными ветрами, играющими ключевую роль в динамике окружающей среды.

Благодаря высокому спектральному разрешению инструмента Resolve, XRISM смог впервые зафиксировать структуру ветра у GX13+1 в момент превышения пределa Эддингтона – состояния, когда давление излучения практически полностью уравновешивает приток вещества. Наблюдения показали, что ветер оказался плотным и относительно медленным, со скоростью порядка миллиона километров в час. Для сравнения: при аналогичных условиях у сверхмассивных черных дыр аккреционные ветра достигают скоростей 20–30 % скорости света, то есть более 200 миллионов километров час.

Кроме того, потоки GX13+1 демонстрировали гладкую, однородную структуру, тогда как в случае сверхмассивных черных дыр наблюдаются «клочковатые» и крайне быстрые ветра. Этот контраст ставит под вопрос универсальность механизма, основанного исключительно на радиационном давлении.

Исследователи предполагают, что ключевым фактором различий является температура аккреционных дисков. У сверхмассивных черных дыр диски более протяженные и излучают преимущественно в ультрафиолетовом диапазоне, где излучение взаимодействует с веществом эффективнее и ускоряет его. В случае нейтронных звезд и черных дыр звездных масс аккреционные диски гораздо горячее, а их излучение сосредоточено в рентгеновской области, поэтому влияние на окружение заметно слабее. Это приводит к формированию более медленного, но значительно плотного потока вещества.

Результаты наблюдений GX13+1 демонстрируют сложность механизмов, управляющих аккреционными оттоками, и подчеркивают их важность для понимания процессов обратной связи в астрофизике. Эти процессы способны как стимулировать звездообразование, так и подавлять его, а у сверхмассивных черных дыр – определять эволюцию целых галактик.

XRISM открывает новое окно для исследований экстремальных объектов, а его данные уже формируют основу для будущих наблюдений с помощью обсерватории NewAthena, которая обеспечит еще более высокое разрешение и чувствительность.