Астрономы изучают грандиозную вспышку двойной рентгеновской звезды
Астрономы из Уханьского университета в Китае с помощью спутника Insight-HXMT провели наблюдения гигантской вспышки в рентгеновской двойной системе RX J0440.9+4431, произошедшей около трех лет назад. Результаты наблюдений, представленные на сервере препринтов arXiv, содержат большое количество свежих данных, касающихся свойств и поведения этой системы.
Рентгеновские двойные звезды (X-Ray Binaries, XRB) — это класс двойных звезд, светящихся в рентгеновском диапазоне электромагнитного спектра (длина волны от 1 до 100 нм). Они состоят из обычной звезды, которые переносят массу на компактную нейтронную звезду или черную дыру. В зависимости от массы звезды-донора эти системы можно разделить на рентгеновские двойные системы с малой массой (LMXB) и рентгеновские двойные системы с большой массой (HMXB).
Двойные системы Be/X-ray (BeXRBs) — это один из подклассов HMXB, в котором оптическая звезда является карликовой, субгигантской или гигантской звездой B-класса. Буква e в индексе означает emission, что указывает на эмиссионные линии, наблюдаемые при перетекании массы от звезды донора. Обнаружение и исследование рентгеновских вспышек систем типа BeXRB важно для понимания природы и поведения пульсаров.
RX J0440.9+4431 — это система типа BeXRB, открытая в 1997 году вместе со своим оптическим спутником LS +44 17/BSD 24–491 во время исследования плоскости галактики. Система, в которой находится пульсар, расположена на расстоянии около 8000 световых лет от нас (в три раза ближе центра галактики) и демонстрирует рентгеновские пульсации с периодом 202,5 секунды.
В конце декабря 2022 года начался гигантский выброс энергии и вещества RX J0440.9+4431, который продолжался до марта 2023 года. Астрономы Прахлад Эпили и Вэй Ван из Уханьского университета, как и многие другие ученые по всему миру, решили понаблюдать за вспышкой с помощью Insight-HXMT, надеясь пролить больше света на рентгеновскую спектральную и временную изменчивость этой двойной системы.
Наблюдения показали, что профили импульсов во время фаз нарастания и затухания вспышки 2022–2023 годов при одинаковых значениях яркости демонстрируют сходные изменения в форме. Суммарная рентгеновская светимость пульсара в RX J0440.9+4431 во время вспышки находилась в диапазоне 4,4×1036–2,8×1037 эрг/с при энергии 1–120 кэВ. Астрономы отметили, что усредненные по фазе спектры пульсара с энергией 1–120 кэВ могут быть объяснены с помощью степенной континуальной модели поглощения.
Жесткое рентгеновское излучение пульсара с высокой частотой вращения показывают наличие функции рассеяния на переменном циклотронном резонансе при энергиях (33,6–41,6) кэВ. Во время угасающих фаз вспышки исследователи обнаружили вторую циклотронную линию, энергия которой колебалась в диапазоне 64,6–75,3 кэВ.
Исследование показало, что пульсар обладает сильным магнитным полем. Диапазон его напряженности на протяжении всей вспышки составляет от 4,8×108 — 1,54×109 Тл. Для сравнения максимальное значение напряженности магнитного поля в аппарате МРТ составляет 7 Тл (в основном применяются томографы на 1,5–3 Тл).
Подводя итоги, авторы отмечают, что бинарная рентгеновская система проявила яркий пример так называемой сверхкритической аккреции. В результате эволюционных процессов в звезде-доноре поток массы, падающей на нейтронную звезду, резко возрастает, и к стандартному аккреционному диску добавляется аккреционная колонка. Когда вещество у донора истощается, состояние реципиента постепенно возвращается в норму, светимость системы гаснет.
До 2010 года система RX J0440.9+4431 считалась спокойной, ее светимость не превышала 1034 эрг/с, но затем на ней стали происходить выбросы. Однако вспышка 2022–2023 годов по силе и яркости превзошла все остальные как минимум в 10 раз.
Недавно Hi-Tech Mail рассказал, как китайский астроном вывел н чистую воду пульсаров-прогульщиков.
