Gráfico de intensidad de dureza de GX 339-4 durante una voladura en 2021. Fuente: Wang et al., 2023.
Los astrónomos chinos utilizaron el Telescopio de modulación de rayos X duros (HXMT) para observar el último estallido en un binario de rayos X de baja masa conocido como GX 339-4. En esta fuente, detectaron nuevas oscilaciones cuasi-periódicas. Sus hallazgos han sido publicados en el servidor de preimpresión. arXiv.
Las binarias de rayos X (XRB) consisten en una estrella ordinaria o 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).
A unos 39.000 años luz de la Tierra, GX 339-4 es un agujero negro LMXB recurrente que se detectó por primera vez en 1973. Se estima que su agujero negro es al menos 5,8 veces más masivo que el Sol. GX 339-4 ha sufrido frecuentes arrebatos, experimentado oscilaciones cuasi periódicas (QPO) y exhibido todos los estados de acreción de agujeros negros durante los últimos treinta años.
En general, GX 339-4 se ha estudiado ampliamente en todas las longitudes de onda, lo que lo convierte en uno de los agujeros negros LMXB más estudiados.
El último estallido de GX 339-4 comenzó a principios de 2021, y un equipo de astrónomos dirigido por Wei Wang de la Universidad de Wuhan en China se dispuso a realizar observaciones HXMT de este evento para arrojar más luz sobre el comportamiento del sistema. Esto condujo a la detección de nuevas oscilaciones cuasi-periódicas (QPO).
En general, se cree que los QPO ocurren cuando se emiten rayos X cerca del borde interior de un disco de acreción donde el gas gira alrededor de un objeto compacto, como una estrella de neutrones o un agujero negro. Los QPO en los agujeros negros binarios de rayos X se clasifican como Tipo-A, -B o -C, según propiedades como el factor de calidad y la forma del ruido asociado con la oscilación.
“Usando los datos de Insight-HXMT de febrero a marzo de 2021, estamos realizando un análisis de tiempo de esta nueva ráfaga de rayos X. Con base en los resultados de los factores de conteo, la gráfica de dureza-intensidad (HID) y el espectro de densidad de potencia (PDS), confirmamos que la fuente exhibe transiciones espectrales desde el estado duro bajo (LHS) al estado intermedio duro ( HIMS) HIMS detecta oscilaciones cuasi-periódicas de baja frecuencia (LFQPO) en el PDS”, explican los científicos.
Las observaciones detectaron QPO de tipo C con frecuencias de centro de gravedad que varían de 0,1 a 0,6 Hz en el estado de baja dureza y en el rango de frecuencia de 1 a 3 Hz en el estado de dureza media. Los autores del artículo señalaron que los QPO de tipo C son el tipo más común de QPO en los agujeros negros XRB y se producen principalmente en estados intermedios y duros.
Además, el equipo de Wang pudo identificar el comportamiento del retraso de fase (en la banda de 50-100 keV) en GX 339-4 por primera vez. Resultó que cuando la frecuencia del centro de gravedad del QPO es inferior a 0,2 Hz, el retardo es negativo, pero luego se vuelve positivo. Sin embargo, se necesitan más observaciones para comprender los mecanismos físicos, como los retrasos de fase.
El estudio también mostró que en el espectro de energía efectiva, QPO rms primero se mantiene estable a menor energía y luego disminuye desde aproximadamente un 10 % por debajo de 10 keV hasta un 2 % por encima de 50 keV. Los investigadores agregaron que la misma correlación entre RMS QPO y energías de fotones por encima de 10 keV ocurrió durante el estallido de 2006/2007, cuando la frecuencia de QPO era inferior a 1 Hz.
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