利用日本主導的 X 射線成像與光譜衛星（XRISM）的資料，天文學家直接觀測到一顆巨大恆星的恆星風被其伴星捕獲，並為其強烈的 X 射線耀斑提供能量來源。領導此項研究的馬里蘭大學巴爾的摩分校（UMBC）與美國太空總署戈達德太空飛行中心研究員羅伊·拉辛（Roi Rahin）表示：「我們過去從未如此清晰地觀察到電漿落入緻密天體的過程，現在我們終於能以更詳細地檢驗我們對這些過程的理解。」該研究近日已發表於《科學進展》（Science Advances）期刊。
這幅藝術家繪製的BP Crucis系統概念圖，描繪了脈衝星穿過其伴星噴發出的稠密電漿流的過程。NASA’s Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Laboratory
這項研究的目標是位於南十字座、距離地球約 13,000 光年的大質量 X 射線聯星系統 BP Crucis。主星 Wray 977 是一顆藍超巨星，質量約為太陽的 40 倍，體積則是 60 倍。由於它極其巨大且溫度高，游離氣體會不斷向外噴發，形成所謂的恆星風。
超巨星的伴星則是一顆小而強大的中子星 GX 301-2。作為古老超新星爆炸後留下的坍縮核心，它將比太陽還大的質量壓縮在一個直徑僅約20公里的球體中。它每 11 分鐘旋轉一次，並將 X 射線束掃向地球，因此被歸類為脈衝星。
在這顆脈衝星為期 41.5 天的軌道公轉運行期間，在其距離主星最近與最遠的兩個位置附近，會連續數天發生強烈的 X 射線耀斑。天文學家認為，脈衝星對主星的引力影響會產生一條特別密集的電漿氣體流，當脈衝星穿越該電漿氣體流並捕獲部分物質時就會引發耀斑。
研究團隊於 2025 年 2 月 1 日使用 XRISM 對該系統進行了約 16 小時的觀測。XRISM搭載了由 NASA 與JAXA聯合開發的 Resolve 儀器，捕捉到極為精細的 X 射線光譜，揭示了快速變化的發射線與吸收線。特別是高度游離鐵的吸收線，揭示了電漿在相對靠近脈衝星處的速度與方向。
Resolve 儀器拍攝了 BP Crucis 的高解析度 X 射線光譜。圖中顯著的鐵吸收線（虛線）已向低能量方向移動（紅色實線），指出氣體的運動方向和速度。數據和誤差棒以灰色顯示，光譜以淺藍色顯示。羅馬數字表示鐵原子的電離態（即產生每條譜線所失去的電子數）。NASA's Goddard Space Flight Center, JAXA/NASA, Rahin et al. 2026
分析指出鐵吸收線產生了紅移，顯示氣體正以每小時約54萬公里的高速流向脈衝星。研究人員認為，當脈衝星進入氣體流時會捲起厚重且混亂的吸積盤，氣體螺旋下落至脈衝星並加熱，發出 X 射線以驅動耀斑。隨著脈衝星深入氣體流，吸積盤會因角動量不足而解體，電漿隨後直接流向中子星。XRISM 的觀測恰好捕捉到此階段的尾聲。
NASA 戈達德太空飛行中心該任務的專案科學家布萊恩·威廉姆斯（Brian Williams）表示，BP Crucis 系統是研究恆星風供給能量給脈衝星的理想實驗室，而 XRISM 高靈敏度的光譜儀則是推進相關理解的最佳利器。
本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。
