Los astrónomos chinos han utilizado el Telescopio de modulación de rayos X duros (HXMT) para observar el último estallido de un sistema binario de rayos X de baja masa conocido como GX 339-4. Detectaron nuevas oscilaciones cuasi-periódicas en esta fuente. Sus hallazgos han sido publicados en el servidor de preimpresión arXiv.
Las binarias de rayos X (XRB) consisten en una estrella normal o una enana blanca que transfiere masa a una estrella de neutrones compacta o un agujero negro. Según la masa de la estrella compañera, los astrónomos las dividen en binarias de rayos X de baja masa (LMXB) y binarias de rayos X de alta masa (HMXB).
Ubicado a unos 39.000 años luz de distancia de la Tierra, GX 339-4 es un agujero negro recurrente LMXB detectado por primera vez en 1973. Se estima que su agujero negro es al menos 5,8 veces más masivo que el sol. GX 339−4 ha sufrido frecuentes estallidos, ha experimentado oscilaciones cuasi periódicas (QPO) y ha mostrado todos los estados de acreción de agujeros negros durante los últimos treinta años.
En general, GX 339-4 se ha investigado exhaustivamente en todas las longitudes de onda, lo que lo convierte en uno de los LMXB de agujeros negros más estudiados.
El último estallido de GX 339-4 comenzó a principios de 2021 y un equipo de astrónomos dirigido por Wei Wang de la Universidad de Wuhan en China decidió realizar observaciones HXMT de este evento para arrojar más luz sobre el comportamiento de este sistema. Esto resultó en la detección de nuevas oscilaciones cuasi-periódicas (QPO).
En general, se cree que los QPO ocurren cuando se emiten rayos X cerca del borde interior de un disco de acreción en el que el gas se arremolina sobre un objeto compacto como una estrella de neutrones o un agujero negro. Los QPO en los sistemas binarios de rayos X de agujeros negros se clasifican en Tipo-A, -B o -C, según propiedades como el factor de calidad y la forma del ruido asociado con la oscilación.
“Usando los datos de Insight-HXMT de febrero a marzo de 2021, realizamos el análisis de tiempo de rayos X de este nuevo estallido. Con base en los resultados de las tasas de conteo, el diagrama de dureza-intensidad (HID) y el espectro de densidad de potencia (PDS) , confirmamos que la fuente exhibe transiciones espectrales del estado duro bajo (LHS) al estado intermedio duro (HIMS).Durante la transición del LHS al HIMS, se detectan oscilaciones cuasi periódicas de baja frecuencia (LFQPO). en el PDS”, explicaron los investigadores.
Las observaciones detectaron QPO de tipo C con frecuencias centroides que evolucionan de 0,1 a 0,6 Hz en el estado duro bajo y en el rango de frecuencia de 1 a 3 Hz en el estado intermedio duro. Los autores del artículo señalaron que los QPO de tipo C son el tipo más común de QPO en los XRB de agujeros negros, y ocurren principalmente en los estados intermedios bajos y duros.
Además, el equipo de Wang logró identificar un comportamiento de retraso de fase (en la banda de 50-100 keV) en GX 339-4 por primera vez. Resultó que cuando la frecuencia del centroide de QPO está por debajo de 0,2 Hz, el retraso es negativo, pero luego se vuelve positivo. Sin embargo, se requieren más observaciones para comprender los mecanismos físicos tales retrasos de fase.
El estudio también encontró que en el espectro de energía de la raíz cuadrada media (rms), el QPO rms primero permanece plano a una energía más baja y luego disminuye de aproximadamente un 10 % por debajo de 10 keV a un 2 % por encima de 50 keV. Los investigadores agregaron que la misma correlación entre el valor eficaz de los QPO y la energía del fotón por encima de 10 keV ocurrió durante el estallido de 2006/2007 cuando la frecuencia del QPO era inferior a 1 Hz.
Con información de arXiv
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