Вчені досліджують ультракомпактну рентгенівську подвійну систему

Використовуючи космічний корабель Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) і інструмент Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) на борту Міжнародної космічної станції, астрономи оглянули ультракомпактну рентгенівську подвійну систему, відому як 4U 0614+091. Результати кампанії спостереження, опубліковані 29 серпня на сервері підготовки до друку arXiv, дають важливу інформацію про поведінку цієї системи.

Рентгенівські подвійні системи (XRB) складаються зі звичайної зірки або білого карлика, що переносить масу на компактну нейтронну зірку або чорну діру. Виходячи з маси зірки-компаньйона, астрономи поділяють їх на рентгенівські подвійні системи малої маси (LMXB) і рентгенівські подвійні системи великої маси (HMXB).

Ультракомпактні рентгенівські подвійні системи (UXRB) — це клас LMXB зі значно коротшим орбітальним періодом, меншим за 80 хвилин, у порівнянні зі «типовими» LMXB, які мають періоди щонайменше кілька годин. Такі короткі орбітальні періоди UXRB означають, що вони містять білих карликів або гелієвих донорів зірок.

Враховуючи те, що надкомпактні рентгенівські подвійні системи є постійними джерелами гравітаційних хвиль і чудовими дослідниками фізики компактних об’єктів, команда астрономів під керівництвом Девіда Мутарда з Державного університету Вейна в Детройті, штат Мічиган, вирішила дослідити властивості одного UXRB під назвою 4U 0614+ 091. Ця система, вперше ідентифікована в 1975 році, має орбітальний період близько 50 хвилин, а її зірка-донор вважається білим карликом.

Діаграми твердість-інтенсивність для різних енергетичних діапазонів NICER і NuSTAR для кожного спільного спостереження 4U 0614+091. Дві верхні панелі створено з даних NICER, а нижня панель — NuSTAR. Авторство зображення: Moutard та ін., 2023.

«Джерело спостерігали п’ять разів за допомогою NuSTAR, чотири з яких виконувалися одночасно з NICER», — пишуть дослідники в статті.

4U 0614+091 демонструє квазіперіодичні зміни потоку на шкалі часу в кілька днів. Спостереження виявили, що потік відбитого випромінювання, а також потік теплового випромінювання мають позитивну тенденцію із загальним потоком системи. Однак потік степеневої складової, що представляє випромінювання з корони, має тенденцію в протилежному напрямку.

Крім того, астрономи виміряли невелике зрізання диска в 4U 0614+091 (від 6 до 11,5 гравітаційних радіусів) під час спостереження найменшого потоку. Це скорочення диска аналогічно тому, що зазвичай спостерігається в системах LMXB, що містять чорну діру.

Спостереження також виявили, що коли потік освітлювального компонента в 4U 0614+091 є максимальним, спостерігається мінімальна кількість відбитого випромінювання. Автори статті відзначили, що усічений диск може пояснити цю невідповідність, оскільки внутрішній диск знаходиться далі від освітлюючої корони.

Однак дослідники додали, що необхідні додаткові дослідження 4U 0614+091, щоб повністю зрозуміти поведінку цієї системи.

«Потрібні подальші спостереження, щоб повністю зрозуміти, що таке рушійна сила зміни потоку, а також зрозуміти усікання акреційного диска та його зв’язок зі спектральним станом джерела», — підсумували вчені. Джерело