Ein internationales Astronomenteam hat ein Röntgendoppelsternsystem namens EXO 2030+375 beobachtet. Ergebnisse der Beobachtungskampagne, vorgestellt in einem Forschungsbericht veröffentlicht 18. Juni auf dem Preprint-Server arXivgeben weitere Einblicke in die Entwicklung und Natur eines gewaltigen Ausbruchs dieses Systems, der vor drei Jahren beobachtet wurde.
Röntgendoppelsterne (XRBs) 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 (LMXB) und Röntgendoppelsterne mit hoher Masse (HMXB).
Be/Röntgendoppelsterne (BeXRBs) 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 BeXRB, der 1985 während eines starken Röntgenausbruchs entdeckt wurde. Das System besteht aus einem magnetisierten Neutronenstern und einem B0 Ve-Begleiter. Die Umlaufzeit von EXO 2030+375 beträgt 46 Tage und der Neutronenstern weist Röntgenpulsationen mit einer Periode von etwa 43 Sekunden auf. Der Doppelstern ist höchstwahrscheinlich 7.800 Lichtjahre entfernt, einige Studien deuten jedoch auf eine geringere Entfernung hin.
Von EXO 2030+375 aus wurden bisher drei riesige Ausbrüche beobachtet – 1985, 2006 und 2021. Der jüngste Ausbruch, der im Juli 2021 begann, wurde mit der Raumsonde Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) und mit dem Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) beobachtet. Die Beobachtungen wurden von einer Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Ralf Ballhausen von der University of Maryland College Park durchgeführt.
Die Beobachtungen EXO 2030+375 ergaben einen drastischen spektralen Übergang, der durch eine spektrale Verhärtung hin zu geringerer Leuchtkraft gekennzeichnet ist. Dieser Befund ist überraschend, da viele akkretierende Pulsare ein stabiles, Potenzgesetz-ähnliches Kontinuum aufweisen, das bei Leuchtkräften über 10 Undezillionen Erg/s hauptsächlich durch comptonisierte Bremsstrahlung gebildet wird. Die Astronomen stellten fest, dass bei geringerer Leuchtkraft signifikante spektrale Übergänge hin zu Akkretion mit geringer Leuchtkraft zu erwarten sind.
Der Studie zufolge kann die berichtete spektrale Verhärtung nicht durch eine einfache Änderung des Potenzgesetzindex oder der Faltungsenergie beschrieben werden, sondern erfordert zusätzliche Absorptions- oder Emissionskomponenten. Es stellte sich heraus, dass NuSTAR-Beobachtungen das Vorhandensein einer solchen Absorptionseigenschaft bei 10 keV bestätigten, was in früheren Studien angedeutet wurde. Die Forscher vermuten, dass diese Eigenschaft ein Produkt der komplexen Kontinuumsbildung ist.
Durch die Analyse der gesammelten Daten konnten die Autoren der Studie keine starken Absorptions- oder Emissionslinien feststellen. Die NICER-Überwachung ergab jedoch eine moderate Variabilität der äquivalenten Breite der Eisenlinien.
Mehr Informationen:
R. Ballhausen et al, Der riesige Ausbruch von EXO 2030+375 II: Breitbandspektroskopie und Evolution, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2406.13029
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