NASA-JAXA XRISM任务观测到脉冲星收集伴星的“风”
XRISM 首次直接观测到脉冲星 GX 301-2 捕获蓝超巨星 Wray 977 的星风，揭示吸积盘形成、瓦解与反向重建的过程。
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天文学家利用日本主导的 XRISM（X射线成像与光谱探测任务）天文台的数据，直接观测到一颗巨星向外抛出的物质流——即星风——被其致密伴星捕获，并为强烈的X射线耀发提供能量。这项研究是NASA探索极端宇宙、深入理解宇宙运作机制的一部分。
“我们此前从未看到过星风等离子体落向致密天体的明确迹象，”Roi Rahin说。他是UMBC（马里兰大学巴尔的摩县分校）和位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的研究人员。“现在我们可以在更精细的层面上检验我们对这些过程的理解。”
描述这些发现的论文于周五发表在《Science Advances》期刊上。
目标系统是BP Crucis，一个位于南天十字座、距地球约13,000光年的高质量X射线双星。主星名为Wray 977，是一颗蓝色超巨星，质量约为太阳的40倍，体积约为太阳的60倍。它如此巨大、炽热且明亮，以至于电离气体不断从其表面流出——天文学家将这种现象称为星风。
这幅BP Crucis系统的艺术家构想图描绘了脉冲星穿越其伴星——一颗质量为太阳40倍的蓝色超巨星——流出的稠密等离子体流的过程。在每次为期四天的穿越中，脉冲星吸入部分气体，X射线亮度随之耀发。起初，气体在脉冲星周围形成一个混乱、湍流的吸积盘，等离子体沿螺旋轨道落向脉冲星。但随着脉冲星深入等离子体流，角动量不足以维持吸积盘，吸积盘随之瓦解。此时，等离子体直接落向脉冲星。随后，在穿越即将结束时，一个混乱的吸积盘重新形成，这一次由于等离子体流的流动方向，其旋转方向与之前的吸积盘相反。 NASA戈达德太空飞行中心/概念图像实验室
这颗超巨星的伴星是一颗小而强悍的中子星，名为GX 301-2。它是一颗很久以前以超新星形式爆炸的恒星被压碎的核心，将超过一个太阳质量的质量压缩进一个直径约12英里（20公里）的球体中。它每11分钟旋转一周，将一束X射线扫向地球，因此被归类为脉冲星。
在这颗脉冲星41.5天的轨道周期中，当它靠近主星和远离主星的两个位置附近，会各有一次持续数天的强烈X射线耀发。天文学家认为，脉冲星对主星的引力影响形成了一股特别致密的等离子体流。当脉冲星穿过这股流并捕获其中一些物质时，就会发生耀发。最强烈的爆发发生在更靠近主星的地方，那里的流更致密。
研究人员于2025年2月1日使用XRISM对该系统进行了观测，在其中一次较强耀发接近尾声时观测了约16小时。该天文台的Resolve仪器由NASA和JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）联合研制，捕获了高度精细的X射线光谱，揭示了快速变化的发射线和吸收线。特别是来自高度电离铁的吸收线，揭示了相对靠近脉冲星的等离子体的速度和方向。
观看视频，了解光谱学、物质与光之间的共舞，以及使用光谱学的NASA任务如何帮助科学家回答关于宇宙的重大问题。 NASA戈达德太空飞行中心
当Rahin第一次看到这些光谱时，他意识到自己此前从未见过类似的东西。他翻遍科学文献寻找类似的观测结果，却一无所获。
“很明显，这些观测是开创性的，但与此同时，这也意味着分析必须格外细致，”Nazma Islam说，她是共同作者，曾在UMBC和NASA戈达德工作，现为印度Manipal Centre for Natural Sciences的助理教授。“我们能够看到这股致密的等离子体流如何在非常靠近中子星的地方活动。”
NASA-JAXA 的 XRISM 天文台搭载的 Resolve 仪器拍下了 BP Crucis 的这张高分辨率 X 射线光谱。图中显著的铁吸收线（虚线）向低能方向偏移（红线），这同时指示了气体的运动方向和速度。观测表明，气体正以约 335,000 英里/小时（540,000 公里/小时）的速度朝脉冲星运动。数据和误差棒以灰色显示，模型光谱为浅蓝色。罗马数字表示铁原子的电离态（即产生每条谱线时铁原子失去的电子数）。NASA 戈达德太空飞行中心，JAXA/NASA，Rahin 等，2026 年
Rahin 和团队发现，他们观测到的铁吸收线相比实验室测量结果向低能方向偏移。这种偏移称为红移，意味着气体在远离观测者，也就是说气体正流向脉冲星。红移的幅度反映了等离子体的速度。团队的分析表明，气体正以约 335,000 英里/小时（540,000 公里/小时）的速度冲向脉冲星。
研究人员的解释是这样的：脉冲星进入星流时，会把气体扫成一个厚实、混乱、湍流的盘。气体沿盘面向内螺旋下落，被加热并发出 X 射线，为耀发提供能量。
随着脉冲星深入星流，湍流盘开始瓦解。天文学家推测，当脉冲星更直接地迎着气流运动时，星流不再具有维持盘所需的角动量。盘一旦消散，等离子体便直接流向中子星。XRISM 的观测正是在这一阶段接近尾声时进行的。
随后，当脉冲星接近星流末端时，混乱的盘短暂重现，但这次旋转方向相反。接着，随着脉冲星离开星流，它同样消失。脉冲星穿过整条星流大约需要四天。
“BP Crucis 系统是研究星风吸积脉冲星的理想实验室，而 XRISM 灵敏的高分辨率 Resolve 光谱仪则是推进我们理解相关过程的理想仪器，”该任务在 NASA 戈达德的项目科学家 Brian Williams 说。
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