À l’aide du télescope spatial Hubble (HST) et de l’observatoire à rayons X Chandra, les astronomes ont examiné de plus près un binaire à rayons X de masse élevée à courte période connu sous le nom de CXOU J121538.2+361921. Résultats de la campagne d’observation, présentés le 13 juillet sur le serveur de prépublication arXivéclairent davantage les propriétés de ce système.
Les binaires à rayons X sont composés d’une étoile normale ou d’une naine blanche transférant de la masse sur une étoile à neutrons compacte ou un trou noir. Sur la base de la masse de l’étoile compagne, les astronomes les divisent en binaires à rayons X de faible masse (LMXB) et binaires à rayons X de haute masse (HMXB).
Situé à quelque 9,8 millions d’années-lumière dans la galaxie NGC 4214, CXOU J121538.2+361921 (ou NGC 4214 X-1) est un HMXB lumineux, présentant des éclipses de rayons X d’une période de 3,62 heures. La période d’éclipse est, très probablement, également la période orbitale, ce qui fait de NGC 4214 X-1 le système HMXB à période la plus courte connu à ce jour. Cependant, bien que de nombreuses études de ce système aient été menées, ses propriétés ne sont pas bien comprises.
C’est pourquoi une équipe d’astronomes dirigée par Zikun Lin de l’Université de l’Académie chinoise des sciences à Pékin, en Chine, a décidé d’étudier NGC 4214 X-1 avec les télescopes Hubble et Chandra.
« Nous avons combiné des données nouvelles et archivées de Chandra et HST pour une étude du binaire à rayons X à éclipses de courte période NGC 4214 X-1 », ont écrit les chercheurs dans l’article.
Les observations ont confirmé que NGC 4214 X-1 est toujours actif et présente toujours des éclipses, avec une luminosité hors éclipse à un niveau d’environ un duodécillion erg/s. La période d’éclipse et la durée moyenne de l’éclipse ont été confirmées comme étant d’environ 3,6 et 0,57 heures, respectivement.
La fraction d’éclipse a été calculée à environ 0,16, ce qui a permis aux chercheurs d’estimer le rapport de masse minimum du système, soit environ 2,0. Cette découverte confirme encore la nature HMXB de NGC 4214 X-1.
La densité stellaire de l’étoile donneuse a été calculée à environ 5,9 g/cm3. Ce résultat, ainsi que le rapport de masse et la courte période binaire, suggèrent que le donneur est une étoile Wolf-Rayet (WR) ou une étoile à hélium de masse intermédiaire.
De plus, sur la base des observations HST, l’équipe de Lin a trouvé une contrepartie optique à NGC 4214 X-1, avec une luminosité apparente de 24 mag. La source optique se compose de deux composants clairement distincts : un émetteur bleu (avec une température d’environ 60 000 à 80 000 K et un rayon caractéristique de 2,0 rayons solaires) et un émetteur rouge (avec une température d’environ 2 500 à 3 000 K et un rayon caractéristique d’environ 400 rayons solaires).
Les auteurs de l’article ont conclu que la composante bleue soutient davantage le scénario WR pour l’étoile donneuse dans NGC 4214 X-1. Ils ont ajouté que la composante rouge peut être un disque circumbinaire irradié.
Plus d’information:
Zikun Lin et al, Sur le binaire de rayons X à éclipse de courte période dans NGC 4214, arXiv (2023). DOI : 10.48550/arxiv.2307.06993
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