Mithilfe des Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) an Bord der Internationalen Raumstation haben Astronomen einen entfernten Röntgendoppelstern namens EXO 2030+375 beobachtet. Die Beobachtungskampagne ermöglichte es ihnen, einen riesigen Ausbruch zu untersuchen, der in diesem System stattfand. Die Ergebnisse der Beobachtungen waren veröffentlicht 31. Mai auf dem Preprint-Server arXiv.
Röntgendoppelsterne bestehen aus einem normalen Stern oder einem Weißen Zwerg, der Masse auf einen kompakten Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch überträgt. Basierend auf der Masse des Begleitsterns unterteilen Astronomen sie in Röntgendoppelsterne mit geringer Masse (LMXBs) und Röntgendoppelsterne mit hoher Masse (HMXBs).
Be/Röntgendoppelsterne (Be/XRBs) sind die größte Untergruppe der HMXBs. Diese Systeme bestehen aus Be-Sternen und normalerweise Neutronensternen, darunter auch Pulsare. Beobachtungen haben ergeben, dass die meisten dieser Systeme schwache, anhaltende Röntgenstrahlung aufweisen, die durch mehrere Wochen andauernde Ausbrüche unterbrochen wird.
EXO 2030+375 ist ein Be/XRB-System in einer Entfernung von etwa 7.800 Lichtjahren, das aus einem magnetisierten Neutronenstern und einem B0 Ve-Begleiter besteht. Das System hat eine Umlaufzeit von 46 Tagen und der Neutronenstern weist Röntgenpulsationen mit einer Periode von etwa 43 Sekunden auf.
Seit seiner Entdeckung im Jahr 1985 hat EXO 2030+375 drei riesige Ausbrüche erlebt – 1985, 2006 und 2021. Der jüngste Ausbruch, der von Juni 2021 bis Anfang 2022 dauerte, wurde von verschiedenen Instrumenten beobachtet, darunter NICER. Nun hat ein Team von Astronomen unter der Leitung von Philipp Thalhammer von der Universität Erlangen-Nürnberg die neuen Ergebnisse der NICER-Beobachtungen vorgestellt.
„Wir präsentieren die Ergebnisse der Spektral- und Zeitanalyse auf Grundlage der NICER-Überwachung, die den Flussbereich von 2–10 keV zwischen 20 und 310 mCrab abdeckt. Eine dichte Überwachung mit etwa jeden zweiten Tag durchgeführten Beobachtungen und einer Gesamtbelichtungszeit von etwa 160 ks ermöglichte es uns, die Quellenentwicklung während des Ausbruchs genau zu verfolgen“, schrieben die Wissenschaftler in dem Artikel.
NICER ermöglichte es Thalhammers Team, im Verlauf des untersuchten Ausbruchs zwei Arten von Übergängen in der Emission von EXO 2030+375 zu beobachten: einen Übergang in den Pulsprofilen und einen in der Härte-Leuchtkraft-Beziehung. Generell wurde festgestellt, dass die Profile eine klare Abhängigkeit von der Leuchtkraft aufweisen, mit einem Übergang bei einer Leuchtkraft von etwa 2 Sextillionen Erg/s, was auf eine Änderung des Emissionsmusters hindeutet.
Die Astronomen stellten fest, dass die festgestellte Abschwächung des Spektrums mit zunehmender Leuchtkraft gut zu früheren Ausbrüchen passt. Sie fügten hinzu, dass mehrere Spitzen und Senken des Profils identifiziert wurden, die einfach als Ergebnis eines zweikomponentigen Emissionsmusters beschrieben werden können, das von zwei Akkretionssäulen ausgeht.
Die Studie ergab auch, dass der Ausbruch 2021–2022 im Vergleich zu den beiden vorherigen Ausbrüchen eine deutlich geringere Spitzenhelligkeit erreichte. Die Autoren des Papiers gehen davon aus, dass dies darauf zurückzuführen sein könnte, dass der jüngste Ausbruch früher begann als von früheren Beobachtungen vorhergesagt.
Mehr Informationen:
P. Thalhammer et al, Der riesige Ausbruch von EXO 2030+375 I: Entwicklung von Spektral- und Pulsprofilen, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2405.20734
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