X射線成像和光譜任務（XRISM）發現中子星周圍圓盤吹出的風與超大質量黑洞附近看到的風之間存在驚人的差異。中子星系統產生異常密集的外流，挑戰了當前關於這些風如何形成以及它們如何塑造環境的想法。
2024 年 2 月 25 日，XRISM 使用 Resolve 儀器觀測了中子星 GX13+1，這是一顆曾經較大的恆星的緻密殘餘物。 GX13+1 在來自過熱吸積盤的 X 射線中發出明亮的光芒，該吸積盤向內旋轉並撞擊恆星表面。
這些流入還可以釋放強大的流出電流，從而改變周圍的空間。這些資金外流是如何發生的仍在調查中。這就是該團隊將目標瞄準 GX13+1 的原因。
Resolve 可以精確測量單個 X 射線光子的能量。因此，科學家們期望看到前所未有的細節水平。
“當我們第一次在數據中看到如此多的細節時，我們感覺我們正在看到改變遊戲規則的結果，”ESA XRISM 項目科學家 Matteo Guainazzi 說。 “對於我們許多人來說，這是我們幾十年來一直追逐的夢想的實現。”
為什麼宇宙風很重要？
這些風不僅僅是好奇心。它們推動了宇宙的重大變化。
星系中心也有超大質量黑洞的系統也會吹出類似的風。它們可以壓縮巨大的分子云來激發恆星或熱量。天文學家將這種推拉視為反饋。而在嚴重的情況下，來自中心黑洞的風可以控制整個宿主星系的生長。
由於超大質量黑洞周圍的過程可能會反映 GX13+1 附近的過程，因此研究小組選擇這個中子星系統作為更近、更亮的目標，可以更清晰地揭示其隱藏的物理細節。
及時趕到了愛丁頓的極限。
在計劃觀測之前，GX13+1意外變亮，甚至達到或超過了愛丁頓極限。
這個極限描述了當物質落到緻密物體（例如黑洞或中子星）上時會發生什麼。下落的物質越多，釋放的能量就越多。當能量輸出增加時，輻射會對進入的材料施加壓力並將其向外推。在愛丁頓極限下產生的高能光可以像風一樣將幾乎所有下落的物質推回太空。
修復了這部劇中錄製的 GX13+1。
該研究的首席研究員、英國達勒姆大學的克里斯·多恩 (Chris Done) 表示：“如果我們嘗試過的話，我們也無法對其進行計時。” “該系統從最大輻射的一半左右上升到更加強烈的水平。這產生了比以往任何時候都更猛烈的風。”
緩慢而密集的風出乎意料。
儘管發生了劇烈的爆炸，但風速仍保持在近100萬公里/小時，這在地球上很快，但與周圍愛丁頓極限附近的風相比卻很慢。超大質量黑洞的這種流出速度可以達到光速的20%到30%，每小時超過2億公里。
“我仍然對這股風的‘緩慢’程度感到驚訝，”克里斯說，“而且它的厚度有多大。就像透過一排霧氣向我們看去一樣。當有濃霧時，一切都會變得更暗。”
中子星和黑洞風
這不是唯一的區別。此前 XRISM 對愛丁頓邊界超大質量黑洞的觀測揭示了極快且不穩定的風。相比之下，GX13+1 的流程顯得緩慢而流暢。
“風完全不同，但就愛丁頓極限而言，它們來自幾乎相同的系統，所以如果它們真的是由輻射壓力驅動的，為什麼它們會不同呢？”克里斯問道。
磁盤溫度升高是關鍵。
研究小組認為，答案在於中心天體周圍吸積盤的溫度。相比之下，超大質量黑洞周圍的圓盤往往比包含中子星或黑洞的恆星質量系統中的圓盤溫度更低。
超大質量黑洞周圍的圓盤要大得多。它們可以非常明亮。但那股力量卻蔓延到了廣闊的區域。因此，它們發出的一般輻射在紫外線中達到峰值。恆星質量系統會發出更強烈的 X 射線輻射。
紫外線比 X 射線更容易與物質相互作用。克里斯和他的同事認為，這種差異使得紫外線能夠更有效地推動物體。這會產生在超大質量黑洞附近看到的更快的風。
這對星系演化意味著什麼？
如果這種描述持續存在，它將重塑科學家對極端環境中能量和物質交換的思考方式。它還可以闡明這些過程如何影響星系的生長和宇宙更廣泛的演化。
“XRISM 前所未有的分辨率使我們能夠更詳細地檢查這些物體以及許多其他物體。它為 NewAthena 等下一代高分辨率 X 射線望遠鏡鋪平了道路，”歐空局研究員卡米爾·迪茲 (Camille Diez) 說。
XRISM 任務一覽
XRISM（發音為 krizz-em）於 2023 年 9 月 7 日發射。該任務由日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 領導，與 NASA 和 ESA 合作。它攜帶兩種儀器飛行：Resolve，一種 X 射線熱量計，用於測量單個 X 射線光子的能量，以達到前所未有的能量分辨率水平； （儀器區分 X 射線“顏色”的能力）和 Xtend，一種對周圍區域進行成像的寬視場 X 射線 CCD 相機。
