Rekordszintű részletesség: köd, nem tomboló vihar
Az XRISM fedélzetén működő Resolve műszer 2024. február 25-én vette szemügyre a GX13+1-et, amely egykor egy hatalmas csillag maradványa, ma már ultrasűrű neutroncsillag. A körülötte lévő anyagkorongban az anyag spirálozva zuhan a csillag felszínére, X-sugarakkal ragyogva. Ilyen helyeken az anyagbefogás nemcsak beáramlást, hanem gyakran kiáramlást is okoz – heves, energiát szállító szél formájában. Az XRISM most először képes volt egészen pontosan feltérképezni ezeknek az X-sugaraknak az energiáját, és így magát a szelet is.
Különösen fontos, hogy a várakozásokkal szemben a neutroncsillag körüli szél nem viharos sebességgel, hanem szokatlanul lassan és sűrűn áramlott: az anyag áramlási sebessége elérte ugyan az egymillió km/órát, de ez eltörpül a szupernagy tömegű fekete lyukaknál tapasztalható 200 millió km/órás érték mellett. Mintha nem orkán, hanem sűrű köd lepte volna be a csillagot – ezek a szavak írják le legjobban az űrbéli szél viselkedését.
Kozmikus visszacsatolás és galaxisalakítás
A neutroncsillag-szél nem csupán tudományos különlegesség: ilyen nagyenergiájú áramlatok hatalmas gázfelhőket tömöríthetnek, ezzel csillagkeletkezést indíthatnak be, vagy épp szétszórhatják azokat, gátolva a további csillagképződést. Ezt a kiegyensúlyozó hatást hívják visszacsatolásnak, ami extrém esetekben képes meghatározni egy egész galaxis fejlődését – mindazonáltal a GX13+1 vizsgálata most új kérdéseket vet fel arról, hogyan is jönnek létre és miért ilyen sokfélék ezek a szelek.
A megfigyelés időzítése is szenzációs volt: közvetlenül a vizsgálat előtt a neutroncsillag látványosan felerősödött, és elérte, sőt meghaladta az úgynevezett Eddington-határt. Ezen túl már annyi sugárzás szabadul fel, hogy az képes visszalökni a befelé zuhanó anyagot – eredetileg ezt tartották a szelek születésének fő okának.
Az eltérés oka: a korong hőmérséklete
A nagy talány, hogy bár mind a neutroncsillagok, mind a szupernagy tömegű fekete lyukak rendszereiben ugyanaz a sugárzási nyomás munkál, mégis drámaian eltérő szelek születnek. A kulcs a korong hőmérséklete lehet. A szupernagy tömegű fekete lyukak körüli hatalmas korongok aránylag hidegebbek, főleg ultraibolya sugárzást bocsátanak ki, amely hatékonyabban löki a gázt, így ott elképesztően gyors szelek fújnak. A sokkal forróbb, kompaktabb neutroncsillag- vagy kis tömegű fekete lyukak rendszerében azonban az X-sugarak dominálnak, amelyek kevésbé hatékonyak ebben a feladatban – így ott inkább lassú, sűrű szelek születnek.
Új korszak az űrbéli szelek kutatásában
Ennek következtében az XRISM és később az olyan, még jobb felbontású távcsövek, mint a NewAthena, sokkal pontosabban feltérképezhetik az univerzum legforróbb, legsűrűbb régióinak energiaáramlását. Ez a tudás átírhatja a galaxisok, sőt az egész világegyetem fejlődéséről alkotott elképzeléseinket.
Az XRISM 2023. szeptember 7-én indult, és két fő tudományos műszerrel dolgozik: a Resolve, amely minden egyes X-sugár-foton energiáját precízen méri, és az Xtend, amely széles látómezőben térképezi fel az égboltot X-sugarakban. Ezek együttesen most jutnak minden eddiginél közelebb a világegyetem legextrémebb szeléhez.
