Astronomen der National Central University in Taiwan haben eine ungewöhnliche Variation der superorbitalen Periode eines Röntgendoppelsterns namens 4U 1820-30 untersucht. Ergebnisse der Studie, veröffentlicht 13. September auf dem Preprint-Server arXivkönnte uns helfen, die Natur dieses Systems besser zu verstehen.
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).
4U 1820-30 ist ein ultrakompakter LMXB nahe dem Zentrum des Kugelsternhaufens NGC 6624. Er besteht aus einem Neutronenstern und einem masseverlierenden Begleiter – einem Helium-Weißen Zwerg mit einer Masse von 0,06–0,08 Sonnenmassen. Das System hat eine Umlaufzeit von etwa 685 Sekunden.
Frühere Beobachtungen von 4U 1820-30 haben ergeben, dass er nicht nur Orbital- und Superhump-Variationen aufweist, sondern auch eine Superorbitalmodulation mit einer Periode, die viel länger ist als die Umlaufzeit. Diese Periode wurde mit ungefähr 171,03 Tagen gemessen und schien in den letzten Jahrzehnten stabil zu sein.
Doch nun berichtet ein Team von Astronomen unter der Leitung von Yi Chou von der National Central University von neuen Erkenntnissen zur Modulation der Superorbitalperiode von 4U 1820-30. Durch die Analyse der verfügbaren Daten verschiedener Teleskope seit 1987 entdeckten sie eine signifikante Änderung der Superorbitalperiode von 4U 1820-30.
Der Studie zufolge zeigen die mit fünf Beobachtungsinstrumenten erhaltenen Leistungsspektren eine signifikante Änderung der Superorbitalperiode von 171 auf 167 Tage zwischen 1987 und 2023. Weitere Analysen legen nahe, dass sich diese Periode zwischen Ende 2000 und Anfang 2023 möglicherweise abrupt geändert hat oder sich fließend mit einer Periodenableitung von etwa -0,000358 Tagen pro Tag geändert hat.
Frühere Beobachtungen von 4U 1820-30 legten nahe, dass die Modulation der Superorbitalperiode durch einen unentdeckten dritten Begleitstern im System verursacht wurde. Die neuen Ergebnisse von Chous Team widerlegen dieses Szenario jedoch und deuten auf andere Hypothesen hin. Sie schlagen stattdessen vor, dass die durch Bestrahlung verursachte Massentransferinstabilität für dieses Verhalten verantwortlich sein könnte.
„Der Akkretionsstrom dürfte aus einer kleinen Region um den L1-Punkt des Begleiters fließen, wo das effektive Gravitationsfeld schwach ist. Daher reagiert der Akkretionsstrom sehr empfindlich auf die Röntgenbestrahlung dieser Region“, erklärten die Forscher.
Die Autoren des Artikels fügten hinzu, dass weitere Beobachtungen und theoretische Studien erforderlich seien, um dieses durch Bestrahlung verursachte Szenario einer Massentransferinstabilität für 4U 1820-30 zu bestätigen.
Weitere Informationen:
Yi Chou et al., Die rätselhafte Variation der superorbitalen Periode des massearmen Röntgendoppelsterns 4U 1820-30, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2409.08451
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