Mit dem Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) der NASA haben indische Astronomen ein verdunkelndes Röntgen-Binärsystem namens 4U 1538-522 beobachtet. Ergebnisse der Beobachtungskampagne, veröffentlicht am 26. September in der Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society liefern wichtige Einblicke in die Eigenschaften und das Verhalten dieses Pulsars.
Im Allgemeinen handelt es sich bei Röntgendoppelsternen (XRBs) um Systeme, die aus einem normalen Stern oder einem Weißen Zwerg bestehen, der Masse auf ein kompaktes Objekt überträgt, bei dem es sich entweder um einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch handeln kann. Basierend auf der Masse des Begleitsterns werden XRBs weiter in Röntgendoppelsterne mit geringer Masse (LMXBs) und Röntgendoppelsterne mit hoher Masse (HMXBs) unterteilt.
4U 1538-522 ist ein windgespeister, dauerhaft verfinsternder Stern HMXB in einer Entfernung von etwa 22.200 Lichtjahren. In diesem System entsteht ein Neutronenstern aus dem Sternwind eines Überriesen (mit einer Masse von etwa 17 Sonnenmassen), den er alle 3,73 Tage mit regelmäßigen Finsternissen umkreist. Frühere Beobachtungen haben ergeben, dass 4U 1538-522 eine Rotationsperiode von 528,93 Sekunden und eine Röntgenleuchtkraft von 2,0 Undezillionen Erg/s aufweist.
Jetzt hat ein Team von Astronomen unter der Leitung von Ruchi Tamang von der North Bengal University in Siliguri, Indien, NuSTAR eingesetzt, um die Eigenschaften von 4U 1538-522 weiter zu untersuchen.
„In diesem Artikel präsentieren wir die detaillierte Spektral- und Zeitanalyse der Quelle 4U 1538-522 mithilfe von NuSTAR-Beobachtungen“, schrieben die Forscher.
Die Beobachtungen ergaben, dass die Rotationsperiode von 4U 1538-522 etwa 526,23 Sekunden beträgt. Es wurde festgestellt, dass das System einen Spin-Down-Trend mit einer Rate von 0,163 Sekunden pro Jahr aufwies, bis eine Drehmomentumkehr erfolgte, gefolgt von einem Spin-Up der Quelle mit einer Rate von -0,305 Sekunden pro Jahr.
Der Studie zufolge ähnelt das Pulsprofil von 4U 1538-522 einer Doppelpeak-Natur mit primärem und sekundärem Peak. Es wurde festgestellt, dass der sekundäre Peak in der Nähe der Zyklotronlinienenergie (Energieband 18–24 keV) schwächer wird. NuSTAR-Daten zeigen, dass das Pulsprofil oberhalb von 30 keV einen Übergang von Doppelpeak zu Einzelpeak aufweist.
Bei den Beobachtungen wurde zunächst festgestellt, dass die Zyklotronlinienenergie von 4U 1538-522 mit einer Rate von etwa 0,11 keV pro Jahr ansteigt, und anschließend wurde ein Rückgang mit einer Rate von -0,14 keV pro Jahr festgestellt. Die Astronomen stellten fest, dass die Schwankung der Energie der Zyklotronlinie möglicherweise auf ein Ungleichgewicht zwischen Zu- und Abfluss des Materials zurückzuführen ist, das mit der Zeit zu einer Veränderung des Akkretionshügels führt.
NuSTAR-Beobachtungen zu den Finsternissen von 4U 1538-522 legen nahe, dass der Wind im System aus kleinen, dichten Klumpen besteht. Die Autoren der Arbeit kamen zu dem Schluss, dass diese Klumpen das Licht des Sichtfeldes abschatten, wenn der Neutronenstern in den Rand seines übergroßen Begleiters eintritt.
Mehr Informationen:
Ruchi Tamang et al., Langfristige Entwicklung der Zyklotronlinienenergie in einem verdunkelnden Pulsar 4U 1538-522., Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad2907. An arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2309.17013
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