Ein internationales Astronomenteam hat die langfristige Entwicklung quasiperiodischer Eruptionen (QPEs) aus einer QPE-Quelle mit der Bezeichnung eRO-QPE2 untersucht. Die Studie ergab, dass QPEs aus dieser Quelle über den untersuchten Zeitraum von über dreieinhalb Jahren bemerkenswert stabil sind. Der finden wurde am 1. November auf dem Preprint-Server gemeldet arXiv.
QPEs sind definiert als kurze, quasiperiodische Röntgenausbrüche mit hoher Amplitude über einem stabilen Flussniveau, die in der Nähe der zentralen supermassereichen Schwarzen Löcher (SMBHs) in galaktischen Kernen entstehen. Sie werden als Anstieg der Röntgenzählrate im Ruhezustand beobachtet und treten quasiperiodisch wieder auf.
Der Name QPE wurde gewählt, um sie von der sanfteren, quasi-sinusförmigen Modulation der standardmäßigen quasi-periodischen Oszillationen (QPOs) zu unterscheiden.
eRO-QPE2 wurde 2021 mit dem eROSITA-Instrument auf der Raumsonde Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG) entdeckt und ist eine QPE-Quelle mit einer Rotverschiebung von 0,0175, die mit der Galaxie 2MASX J02344872-4419325 assoziiert ist.
Folgebeobachtungen von eRO-QPE2 mit dem XMM-Newton-Satelliten der ESA haben ergeben, dass es QPEs mit intrinsischen Leuchtkräften aufweist, die zwischen etwa 0,12 und 1,2 Billionen Erg/s im 0,5-2-keV-Band schwanken. Die durchschnittliche Streuung der Anstiegs-zu-Abkling-Dauer dieser Ausbrüche wurde mit etwa 27 Minuten gemessen, mit einem Peak-to-Peak-Abstand von etwa 2,4 Stunden und einem Arbeitszyklus von 19 %.
Nun liefert eine neue Studie einer Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Dheeraj Pasham vom MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research in Cambridge, Massachusetts, weitere Einblicke in die Entwicklung und Eigenschaften quasiperiodischer Eruptionen von eRO-QPE2.
„In dieser Arbeit haben wir die langfristige Entwicklung von eRO-QPE2 anhand von XMM-Newton-Daten untersucht, die zwischen August 2020 und Februar 2024 aufgenommen wurden, also einer zeitlichen Basislinie von 1.277 Tagen oder 3,5 Jahren“, schreiben die Forscher.
Pashams Team stellte fest, dass eRO-QPE2 über den gesamten Beobachtungszeitraum von 3,5 Jahren in Bezug auf die Spitzenhelligkeit des Ausbruchs, die Eruptionstemperatur, die Ruhetemperatur und die Ruheleuchtkraft bemerkenswert stabil ist. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die mittlere Wiederholungszeit von QPEs, die mit 2,35 Stunden berechnet wurde, zwischen 2022 und 2024 konstant war, mit einem Hinweis auf einen Abfall von etwa sechs Minuten zwischen August 2020 und Juni 2022.
Durch den Vergleich von eRO-QPE2 mit anderen bekannten Systemen, die quasi-periodische Schwingungen erfahren, stellen die Astronomen fest, dass diese Stabilität im Gegensatz zur bekannten Stichprobe von QPEs steht, da diese in vergleichbaren Beobachtungszeiträumen normalerweise einen Rückgang der Eruption und des Ruheflusses aufweisen.
Darüber hinaus hat eRO-QPE2 aufgrund der relativ kurzen QPE-Wiederholungszeit mehr Zyklen durchlaufen als diese anderen Systeme, was seine ungewöhnliche Stabilität unterstreicht.
Um den Ursprung der Eruptionen von eRO-QPE2 zu erklären, gehen die Autoren des Papiers davon aus, dass es sich um einen Weißen Zwerg mit geringer Masse (etwa 0,18 Sonnenmassen) handeln könnte, der von einem Schwarzen Loch mit einer Masse von etwa 230.000 Sonnenmassen. Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um weitere Beweise für diese Hypothese zu liefern.
Weitere Informationen:
Dheeraj Pasham et al., Alive and Strongly Kicking: Stable X-ray Quasi-Periodic Eruptions from eRO-QPE2 over 3.5 Years, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2411.00289
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