Astronomen untersuchen die Natur eines sich schnell drehenden Zwischenpols

Mithilfe verschiedener Röntgen-Weltraumobservatorien haben Astronomen der Columbia University in New York und anderswo CTCV J2056–3014 untersucht – einen Zwischenpol, der einen der am schnellsten rotierenden Weißen Zwerge enthält. Ergebnisse der Studie, veröffentlicht 26. September auf dem Preprint-Server arXivmehr Licht auf die Natur dieses Objekts werfen.

Kataklysmische Variablen (CVs) sind Doppelsternsysteme, die aus einem Weißen Zwerg bestehen, der Material von einem normalen Sternbegleiter ansammelt. Sie erhöhen ihre Helligkeit unregelmäßig um einen großen Faktor und fallen dann wieder in den Ruhezustand ab. Polare sind eine Unterklasse katastrophaler Variablen, die sich von anderen CVs durch das Vorhandensein eines sehr starken Magnetfelds in ihren Weißen Zwergen unterscheiden.

In einigen CVs erfolgt die Akkretion durch eine abgestumpfte Akkretionsscheibe, wenn der Weiße Zwerg mäßig magnetisch ist. Diese Systeme werden als Intermediate Polars (IPs) bezeichnet. Beobachtungen haben gezeigt, dass sich der magnetische Weiße Zwerg in IPs asynchron zur Umlaufperiode des Systems dreht und daher eine schnelle Oszillation mit der Spinperiode erzeugt. Daher könnte die Bestimmung einer präzisen Spinperiode und einer präzisen Oszillations-Ephemeride der Schlüssel zur Aufdeckung der IP-Natur einiger CVs sein.

CTCV J2056–3014 liegt etwa 853 Lichtjahre entfernt und ist ein nahegelegener IP, der 2010 entdeckt wurde. Sein Weißer Zwerg hat eine Rotationsperiode von 29,6 Sekunden, was das System zu einem der wenigen bekannten schnell rotierenden CVs (FSCVs) macht. Die Umlaufzeit von CTCV J2056–3014 wurde mit etwa 1,76 Stunden gemessen.

Frühere Beobachtungen von CTCV J2056–3014 haben ergeben, dass das System im Röntgenband schwach ist und auch Zwergnovae (DNe) sowie Superausbrüche im optischen Band aufweist, also Eigenschaften, die auf WZ-CVs vom Sge-Typ hinweisen. Im Allgemeinen weisen CVs vom Sge-Typ in WZ gelegentliche Ausbrüche auf, was auf eine variablere Massenakkretion hinweist, einschließlich Ausbrüchen von Zwergnovae und den viel selteneren Superausbrüchen.

Um mehr Einblicke in die wahre Natur von CTCV J2056–3014 zu erhalten, beschloss ein Team von Astronomen unter der Leitung von Ciro Salcedo von der Columbia University, den XMM-Newton-Satelliten der ESA, die Raumsonde Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) der NASA und den Neutronenstern einzusetzen Interior Composition Explorer (NICER) an Bord der Internationalen Raumstation (ISS), um gründliche Röntgen- und optische Beobachtungen dieses Systems durchzuführen.

Salcedos Team beobachtete CTCV J2056–3014 zwischen 2019 und 2022. Es wurde festgestellt, dass das gepulste Profil dieses Systems durch einen einzelnen breiten Peak mit etwa 25 Prozent Modulation gekennzeichnet ist. Darüber hinaus wurde ein vierfacher Anstieg des nicht absorbierten Röntgenstrahlflusses festgestellt, der mit einem optischen Flare zusammenfiel, der im November 2022 auftrat.

Dem Papier zufolge ähneln die Eigenschaften von CTCV J2056–3014, wie niedrige Plasmatemperaturen und keine signifikante Röntgenabsorption bei niedrigen Energien, im Allgemeinen denen anderer bekannter FSCVs.

Die Forscher stellten jedoch fest, dass die durch Akkretion verursachte Emission in CTCV J2056–3014 und der Nachweis einer Akkretionssäule in Kombination mit den nichtmagnetischen CV-Eigenschaften des Systems und der schwachen Eisenlinie, die in seinem „niedrigen“ Zustand identifiziert wurde, seine Klassifizierung unsicher machen. Daher plant das Team die Veröffentlichung eines weiteren Forschungspapiers, in dem auch die optischen Eigenschaften von CTCV J2056–3014 diskutiert werden, was dabei helfen könnte, die wahre Klassifizierung dieses CV zu bestimmen.

Die Autoren der Studie fügten hinzu, dass sie anhand der gesammelten Röntgenspektraldaten die Masse des Weißen Zwergs in CTCV J2056–3014 abschätzen konnten, die bei 0,7–1,0 Sonnenmassen lag. Dies ist ein typischer Wert für die Population bekannter CV-Systeme.

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