Binär röntgen GX 3+1 undersökt med AstroSat

De ovikta spektra från AstroSat för GX 3+1. Kredit:Nath et al, 2022

Med hjälp av rymdfarkosten AstroSat har indiska astronomer undersökt en röntgenbinär med låg massa som kallas GX 3+1. Studien gav fler insikter om egenskaperna hos GX 3+1 och upptäckte en termonukleär explosion från denna källa. Resultaten rapporteras i en tidning som publicerades den 15 juni på arXiv.org.

Generellt sett är röntgenbinärer sammansatta av en normal stjärna eller en vit dvärg som överför massa till en kompakt neutronstjärna eller ett svart hål. Baserat på följeslagarstjärnans massa delar astronomerna in dem i lågmassa röntgenbinärer (LMXB) och högmassröntgenbinärer (HMXB).

LMXB kan uppvisa transienta utbrott under vilka en ökning av röntgenljusstyrkorna observeras. Vissa av dessa utbrott karakteriseras som röntgenutbrott av typ I – termonukleära explosioner som äger rum på neutronstjärnornas ytskikt.

GX 3+1 upptäcktes 1964 och är en ihållande ljusstark binär röntgenkälla som klassificerades som en LMXB av atollsubtyp med ett mjukt spektrum på cirka 2-10 keV. Första typ I-skuren från GX 3+1 upptäcktes 1983 och sedan dess har denna källa visat sig vara en mycket aktiv röntgenburster, med sprängaktivitet som inspekterats av många studier.

Men många egenskaper hos denna LMXB är fortfarande osäkra. Det är därför ett team av astronomer ledda av Ankur Nath från Tezpur University i Indien beslutade att inspektera GX 3+1 med AstroSats Large Area X-ray Proportional Counter (LAXPC) och Soft X-ray Telescope (SXT).

"I detta arbete rapporterar vi AstroSat-observationen av den ljusa atollkällan, LMXB GX 3+1. Ljuskurvan erhållen från LAXPC 20 [en av de tre LAXPC-räknarna] instrumentet indikerade närvaron av en termonukleär burst-funktion av typ Jag", skrev forskarna i tidningen.

Som noterats i studien upptäckte observationerna en termonukleär explosion av typ I som varade i cirka 15 sekunder. En minskning av räknehastigheten i ljuskurvan för röntgenskuren upptäcktes när de smala energibanden blir hårdare. Bursten visade sig vara den ljusaste i energibandet 5–8 keV med en räknehastighet högre än det mjukaste bandet (3–5 keV). Dessutom fann man att skuren avklingade snabbare vid högre energier, vilket verkar tyda på att temperaturen minskar när skuren utvecklas.

Genom att analysera data märkte astronomerna ett dubbeltoppsdrag i skuren vid högre energier (8–12 keV, 12–20 keV). Detta var en relativt snabb händelse, som varade i cirka två sekunder, inom vilken skuren uppvisade den dubbla toppen, vilket indikerar en radieexpansionsfas.

"Baserat på vår tidsupplösta spektroskopi hävdar vi att den detekterade skuren är en fotosfärisk radieexpansion (PRE) skur", avslutade forskarna.

De insamlade uppgifterna gjorde det möjligt för teamet att uppskatta Eddington-ljusstyrkan för GX 3+1, som visade sig vara på en nivå av 287 undecillion erg/s. Studien satte också fler begränsningar på avståndet till detta system, och fann att det troligen är beläget cirka 30 300 ljusår bort. + Utforska vidare