منارة تغير لون كل ومضة مع إيقاع دورانها — هكذا يمكن وصف ما رآه الفلكيون عندما وجهوا أحدث تلسكوب للأشعة السينية XRISM نحو النجم النابض هرقل X-1. هذا الجسم هو نجم نيوتروني يسحب المادة من نجم عادي مجاور. أثناء السقوط، تلتف المادة في أعمدة ضيقة على طول الخطوط المغناطيسية وتصطدم بالقطبين بسرعة هائلة — عشرات آلاف الكيلومترات في الثانية.
في هذه الحرارة الشديدة، تبعث ذرات الحديد الموجودة في التدفق توهجًا مميزًا بالأشعة السينية. في السابق، كان يُرى كخط غير واضح — مثل نغمة ممزوجة في وتر بسبب الحركة العنيفة. الآن، أداة Resolve على متن XRISM، التي تعمل كميكروفون بسمع مثالي، ميزت البنية الدقيقة لهذه الإشارة. اتضح أن سطوع الخط يتغير مع طور النجم النابض: عندما ينظر أحد الأعمدة الساخنة نحونا، يشتعل الخط، وعندما يبتعد، ينطفئ.
لكن الاكتشاف الأكثر إثارة للاهتمام مخفي في التعديل الطويل الذي يستمر 35 يومًا. يبدو أن النجم النابض يتمايل ببطء، ومعه تتمايل أعمدة التراكم. هذه الرقصة — مبادرة النجم النيوتروني — تؤثر على كيفية رؤيتنا لنبضات خط الحديد. متابعة هذه الرقصة تشبه الاستماع إلى تغير صوت صفارة سيارة تمر: من تغير النغمة يمكن حساب حركتها. وهكذا هنا: من التغيرات في خط الحديد، يأمل العلماء في قياس كيفية دوران النجم النيوتروني داخليًا، وهو ما لا يزال لغزًا.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2605.01146
The study of X-ray pulsar accretion columns helps us characterize accretion physics in this extreme regime of strong gravity and strong magnetic fields. Previous observations of the X-ray pulsar Hercules X-1 revealed a highly broadened Fe K emission line, associated with Doppler motions exceeding 0.1c, suggesting its origin in the accretion column. We obtained a high-spectral resolution view of the Fe K energy band of Hercules X-1 thanks to a 200 ks observation with the XRISM observatory. The XRISM/Resolve microcalorimeter spectra allow us to separate the different spectral components and accurately model them with phenomenological models. We confirm the presence of a broad line near 6.5 keV with a typical $$1\sigma$$ width of 1 keV. Performing a pulse-phase-resolved analysis, we find that the feature is strongly variable with Her X-1 pulse phase. This is consistent with the proposed origin due to collisional recombination or by reprocessing of the primary X-ray emission in the accretion column, where strong variability with pulse phase is expected due to the rotation of the columns alongside with the neutron star. Additionally, the Fe K line pulsation pattern evolves with the 35-day cycle of Hercules X-1, supporting the scenario that the neutron star and its accretion columns undergo precession, in agreement with recent polarimetric results from the IXPE observatory. We discuss the future applications of modeling of this broad line in X-ray pulsars with physical spectral models. This could be used to detect and track neutron star precession, advancing our understanding of neutron star interiors.
أعمدة التراكم فوق الأقطاب المغناطيسية للنجم النابض هي من بين أكثر الأماكن حرارة في الكون: المادة هناك تسخن إلى مئات الملايين من الدرجات، باعثة أشعة سينية.
في رواية "بيضة التنين" لروبرت فوروارد، وُصفت الحياة على سطح نجم نيوتروني، حيث الجاذبية الهائلة والمجالات المغناطيسية تخلق ظروفًا مشابهة لأعمدة التراكم.