Med hjälp av data från ESA:s XMM-Newton och NASA:s rymdfarkoster Swift, astronomer har genomfört en detaljerad tids- och spektralstudie av en förmörkande superjätte röntgenbinär känd som IGR J18027–2016. Resultaten av denna forskning ger viktiga insikter om egenskaperna hos detta system. Studien publicerades den 28 december på 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 massan av följeslagaren, astronomer delar in dem i lågmassröntgenbinärer (LMXB) och högmassröntgenbinärer (HMXBs).

Med hänsyn till den spektrala typen av medföljande stjärna, de ackretionsmekanismer som äger rum, och deras röntgenbeteende, HMXBs klassificeras vidare i Be (senare kallade BeXBs) eller supergigantiska röntgenbinärer (SgXBs). Observationer visar att i SgXBs, kompakta föremål är vanligtvis i korta omloppsbanor (perioder mellan en och 10 dagar) runt en OB superjätte följeslagare. I sådana system, Accretion kan drivas av en kraftfull superjätte stjärnvind.

Ligger ett 40-tal, 400 ljusår bort, IGR J18027–2016 är en skymd SgXB som upptäckts av rymdfarkosten International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL). Uppföljande observationer av detta system fann att det är en förmörkande HMXB som består av en röntgenpulsar som ansamlas från vinden från en sen OB superjättestjärna med en radie på cirka 20 solradier. Omloppstiden för IGR J18027–2016 beräknades till cirka 4,57 dagar.

Tidigare studier antydde att stjärnvindklumpar kan vara ansvariga för kort- och långtidsvariabiliteten och spektralbeteendet hos IGR J18027–2016. För att ytterligare undersöka denna hypotes, ett team av astronomer ledda av Federico A. Fogantini från Argentine Institute of Radio Astronomy har utfört en detaljerad tids- och spektralanalys av alla allmänt tillgängliga XMM-Newton- och Swift-observationer av detta system.

"Vi syftar till att undersöka de geometriska och fysikaliska egenskaperna hos stjärnvindstrukturer som bildas av interaktionen mellan det kompakta objektet och superjättens stjärna. I detta arbete, vi analyserar den temporala och spektrala utvecklingen av denna källa längs dess omloppsbana med hjälp av sex arkiverade XMM-Newton-observationer och den ackumulerade Swift/BAT [Burst Alert Telescope] hårda röntgenljuskurvan, " skrev astronomerna i tidningen.

Data visar att IGR J18027-2016 har en asymmetrisk förmörkelseprofil som spänner över en bråkdel av cirka 0,2 av den totala omloppscykeln. Ljuskurvorna visar att källan hårdnar under förmörkelsens in- och utträde.

Enligt studien, ljuskurvorna i de mjuka och hårda energibanden uppvisar liknande blossande beteende, vad som pekar på stjärnvindstillväxt som ursprunget för röntgenstrålningen från källan.

Vidare, spektra visar ett starkt absorberat kraftlagsliknande kontinuum med Fe-linje och absorptionsegenskaper starkt beroende av omloppsfasen. Forskarna fann att absorptionskolonnens täthet före förmörkelse är cirka 1,5 gånger högre än för övergången från förmörkelsens utträde.

Försöker förklara det observerade beteendet hos IGR J18027–2016, forskarna överväger ett fotojoniseringsvak som följer neutronstjärnan och ett ackretionsvak.

"Kombinera de fysikaliska egenskaperna härledda från spektralanalysen, vi föreslår ett scenario där ett fotojoniseringsvak (huvudsakligen) och ett ackretionsvak (sekundärt) är ansvariga för absorptionskolonnens orbitala utveckling, kontinuumemissionen och variabiliteten som ses vid Fe-line-komplexet, " skrev författarna till tidningen.

Fler observationer av IGR J18027–2016, främst i faser före förmörkelsen och efter inferior konjunktion, kan vara till hjälp för att bekräfta de antaganden som presenteras i studien.

© 2021 Science X Network