Mit dem Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) hat ein internationales Team von Astronomen den jüngsten Ausbruch eines Millisekunden-Röntgenpulsars, bekannt als SAX J1808.4−3658, inspiziert. Ergebnisse der Studie, veröffentlicht am 19. Dezember auf dem Preprint-Server arXivwerfen mehr Licht auf die Natur dieser Quelle.
Röntgenpulsare weisen strenge periodische Schwankungen der Röntgenintensität auf, die nur den Bruchteil einer Sekunde dauern können. Akkretierende Millisekunden-Röntgenpulsare (AMXPs) sind eine besondere Art von Röntgenpulsaren, bei denen kurze Spinperioden durch lang anhaltenden Massentransfer von einem massearmen Begleitstern durch eine Akkretionsscheibe auf einen langsam rotierenden Neutronenstern verursacht werden.
Astronomen betrachten AMXPs als astrophysikalische Labore, die entscheidend dazu beitragen könnten, unser Wissen über thermonukleare Explosionsprozesse zu erweitern. AMXPs sind jedoch relativ selten und bis heute wurden nur wenige Dutzend Objekte dieser Art mit NICER und anderen Weltraumobservatorien identifiziert.
SAX J1808.4−3658 (oder kurz SAX J1808) wurde 1996 mit dem Röntgensatelliten BeppoSAX während eines Röntgenausbruchs entdeckt. Als zwei Jahre später Röntgenpulsationen von dieser Quelle entdeckt wurden, wurde sie als der erste akkretierende Millisekunden-Röntgenpulsar klassifiziert. Das etwa 11.400 Lichtjahre entfernte Objekt besteht aus einem Neutronenstern in einer Umlaufbahn mit einem Braunen Zwerg als Begleiter (mit einer Masse von etwa 0,05 Sonnenmassen). Die Umlaufzeit des Systems wurde mit etwa 2,01 Stunden gemessen.
SAX J1808 hat seit seiner Entdeckung zehn ungefähr monatelange Ausbrüche mit einer Wiederholungsperiode von 2–3 Jahren erlebt. Kürzlich, am 19. August 2022, begann ein weiterer Ausbruch dieses Pulsars, der vom Instrument Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI) an Bord der ISS bemerkt wurde. Eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Giulia Illiano vom Rome Observatory in Italien begann kurz nach Beginn des Ausbruchs mit der Überwachung von SAX J1808, in der Hoffnung, mehr Einblicke in die Eigenschaften dieses Pulsars zu erhalten.
Während des jüngsten Ausbruchs, SAX J1808, trat er, nachdem er in etwa einer Woche von einer Spitzenhelligkeit von etwa einer Zehnmillion Erg/s abgeklungen war, in eine etwa einen Monat dauernde Wiederaufflackern-Phase ein. Ein ähnliches Verhalten wurde auch bei früheren Ausbrüchen beobachtet.
Durch die Analyse des aktuellen Ausbruchs bestätigten die Astronomen, dass die Spinfrequenz von SAX J1808 mit einer durchschnittlichen Rate von –0,001 pHz/s abnahm, wie in früheren Studien vermutet wurde. Dieses Ergebnis stimmt mit Energieverlusten überein, die von einem rotierenden magnetischen Dipol mit 100 YG cm³ erwartet werden.
Die Studie ergab, dass zum ersten Mal in den letzten zwanzig Jahren die Entwicklung der Orbitalphase Beweise dafür zeigte, dass sich die Umlaufbahn von SAX J1808 seit der letzten Epoche zusammengezogen hat. Die Astronomen stellten fest, dass das Langzeitverhalten der Umlaufbahn durch eine 11-Sekunden-Modulation mit einem Zeitraum von 21 Jahren beschrieben werden kann.
Der neue Ausbruch von SAX J1808 wird voraussichtlich im Jahr 2025 stattfinden. Die Autoren des Papiers betonten, dass Beobachtungen dieses bevorstehenden Ausbruchs entscheidend sein werden, um ihre Erkenntnisse über die Umlaufbahnentwicklung dieses Pulsars zu bestätigen.
Mehr Informationen:
Giulia Illiano et al., Timing-Analyse des 2022-Ausbruchs des akkretierenden Millisekunden-Röntgenpulsars SAX J1808.4−3658: Hinweise auf eine orbitale Schrumpfung, arXiv (2022). DOI: 10.48550/arxiv.2212.09778
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