Med hjälp av Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT), astronomer från Shanghai Astronomical Observatory i Kina har upptäckt en låg frekvens, kvasi-periodisk oscillation i ett svart hål högmass röntgenbinär känd som Cygnus X-1. Fyndet rapporteras i en tidning som publicerades den 29 april arXiv.org .

Röntgenbinärer består av en normal stjärna eller en vit dvärg som överför massa till en kompakt neutronstjärna eller ett svart hål. Baserat på följeslagarens massa, astronomer delar in dem i lågmassröntgenbinärer (LMXB) och högmassröntgenbinärer (HMXBs).

Röntgenbinärer kan uppvisa röntgenvariabilitet i form av relativt skarpa kvasi-periodiska oscillationer (QPO) med millihertz (mHz) till kilohertz (kHz) frekvenser. Forskare tror att QPO uppstår när röntgenstrålar sänds ut nära den inre kanten av en ackretionsskiva där gas virvlar in på ett kompakt föremål som en neutronstjärna eller ett svart hål. Rent generellt, QPO:er är indelade i typ-A, -B, och C, beroende på deras frekvens, amplitud och koherens.

Ligger cirka 6, 100 ljusår bort från jorden i stjärnbilden Cygnus, Cygnus X-1 är en ljus, persistent HMXB som består av ett svart hål som ansamlas material från en OB-stjärna. Tidigare observationer av denna källa har visat att dess röntgenstrålning genomgår dramatiska förändringar i spektral fördelning och ljusstyrka.

Nu, ett team av astronomer ledda av Zhen Yan rapporterar upptäckten av en kortlivad, lågfrekvent QPO i Cygnus X-1. Fyndet gjordes med hjälp av HXMT (även känd som Insight), Kinas första röntgenastronomisatellit.

"I det här pappret, vi rapporterar upptäckten av en mHz QPO i en av Insight-HXMT-observationerna av Cygnus X-1 under det mjuka tillståndet, " skrev forskarna i studien.

QPO detekterades vid 88 mHz, under de första 200 minuterna av den längsta HXMT-observationen av Cygnus X-1 som ägde rum i augusti 2017. Den fraktionella rot-medelkvadrat-amplituden (RMS) för denna QPO verkar vara energioberoende eftersom den minskar vid lägre energi.

HXMT-data tyder på att mHz QPO som identifieras i Cygnus X-1 skiljer sig från typ-A, -B, och -C QPOs vanligtvis observerade i svarta håls röntgenbinärer (BH XRBs). Till exempel, den har en stor kvalitetsfaktor, som liknar typ-C QPO, dock, dess frekvens och RMS är mindre än de flesta typ-C QPOs som observerats i andra BH XRBs.

Resultaten gjorde det också möjligt för astronomerna att kasta mer ljus in i parametrarna för Cygnus X-1. Data indikerar att systemet har en omloppstid på cirka 5,6 dagar, det svarta hålets massa är ungefär 21,2 solmassor, och dess avstånd är större än man tidigare trott – ungefär 7, 200 ljusår.

I avslutande kommentarer, forskarna erbjöd en förklaring till ursprunget till QPOs som finns i liknande system.

"Vi jämför QPOs vid liknande frekvenser som tidigare har detekterats i en annan ihållande högmass röntgenbinärer i mjukt tillstånd, vi spekulerar i att sådana QPOs kan relatera till någon lokal inhomogenitet som sällan bildas i ackretionsflödet av vindmatade ackretionssystem, " skrev författarna till tidningen.

© 2021 Science X Network