Curva de luz MAXI de dos días con categoría GX 349+2. Las líneas verticales rojas y azules representan observaciones de AstroSat y NICER. Fuente: Kashyap et al., 2023.
Utilizando la nave espacial AstroSat y la estrella de neutrones Interior Composition Explorer (NICER) a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS), los astrónomos indios han observado un binario de rayos X conocido como GX 349+2. Los resultados de la campaña de observación, publicados el 24 de mayo en el sitio arXiv servidor de preimpresión, proporciona información importante sobre el comportamiento y la naturaleza de este sistema.
En general, las binarias de rayos X (XRB) consisten en una estrella ordinaria o una enana blanca que transfiere su masa a una estrella de neutrones compacta o un agujero negro. Según la masa de la estrella compañera, los astrónomos las dividen en binarias de rayos X de baja masa (LMXB) y binarias de rayos X de alta masa (HMXB).
Los LMXB de estrellas de neutrones (NS) se subdividen en atolones y fuentes Z. Los llamados sistemas de tipo atolón comparten algunas características con los agujeros negros LMXB, ya que tienen espectros de rayos X y propiedades temporales similares. Sin embargo, difieren en sus propiedades de radio, donde las fuentes del atolón tienen 27 veces menos luz de radio.
En cuanto a las fuentes Z (divididas en dos subclases: tipo Cyg y tipo Sco), evolucionan mucho más rápido que las fuentes tipo atolón. En general, son más luminosas en rayos X y ondas de radio que las fuentes de los atolones. Las fuentes Z trazan trayectorias en forma de Z en diagramas de intensidad de dureza (HID) que constan de tres ramas, denominadas rama horizontal (HB), rama normal (NB) y rama en expansión (FB).
GX 349+2 es una estrella de neutrones LMXB similar a Sco que se encuentra a unos 30.000 años luz de distancia. Este es un sistema especial entre todas las fuentes Z conocidas, ya que solo muestra la rama normal y la rama flash. Entonces, un equipo de astrónomos dirigido por Unnati Kashyap del Instituto Indio de Tecnología de Indore (IIT Indore) se dispuso a estudiar GX 349+2 para comprender mejor esta singularidad.
“En este documento, presentamos un estudio de banda ancha de la fuente Z singular tipo Sco GX 349+2 utilizando AstroSat y NICER. Los instrumentos de rayos X a bordo del AstroSat observaron la fuente en su vértice NB/FB (un vértice suave conocido como el límite entre la combustión nuclear estable e inestable y la rama FB de su trayectoria Z), escribieron los investigadores.
Las observaciones de AstroSat mostraron que GX 349+2 exhibe una variabilidad a gran escala en su rama en expansión y en la punta de la rama normal/rama ensanchada. Durante las observaciones NICER, la fuente probablemente estaba en la rama NB de su trayectoria Z, ya que no se observaron destellos durante el monitoreo.
Según el estudio, los espectros de potencia muestran ruido de muy baja frecuencia (VLFN) y ruido de baja frecuencia (LFN)/ruido de destello (FBN), descritos por la ley de potencia y el término de Lorentz en evolución. Se encontró que la fuente se movía a lo largo de un camino Z a medida que aumentaba la tasa de acreción, un mayor calentamiento de la capa límite de la estrella de neutrones y un aumento en la temperatura/radio del punto caliente iluminado en la interfaz de la superficie de la capa límite del disco/estrella de neutrones.
Además, las observaciones de GX 349+2 mostraron la presencia de un retraso fuerte en frecuencias muy bajas representado por la fluctuación del disco de acreción, lo que parece sugerir que los VLFN se originaron a partir de discos de acreción en sistemas NS LMXB.
Los autores del artículo proponen más estudios sensibles y de banda ancha de las fuentes LMXB NS de tipo Z para comprender mejor el comportamiento de las llamaradas durante las llamaradas, la geometría de la fuente, la inclinación y la evolución de los acompañantes en tales sistemas.
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