График зависимости отношения твердости от частоты QPO типа C для 91 наблюдения GX 339-4. Цвет точек указывает среднеквадратическую амплитуду удара. Цветные кружки обозначают значимые измерения, а серые треугольники — верхние пределы. Фото: arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2311.12661.
Международная группа астрономов исследовала маломассивную рентгеновскую двойную систему, известную как GX 339-4. Результаты исследования, о которых сообщается в статье, опубликованной 21 ноября на сервере препринтов arXiv, проливают больше света на высокочастотный скачок, наблюдаемый в спектре плотности мощности GX 339-4, и дают больше информации о свойствах этого система.
Рентгеновские двойные системы (XRB) — это системы, состоящие из обычной звезды или белого карлика, передающих массу компактному объекту, которым может быть нейтронная звезда или черная дыра. XRB далее подразделяются на рентгеновские двойные системы малой массы (LMXB) и рентгеновские двойные системы большой массы (HMXB), в зависимости от массы сопровождающей звезды.
На расстоянии около 39 000 световых лет от Земли находится повторяющаяся черная дыра LMXB GX 339-4, впервые обнаруженная в 1973 году. По оценкам, ее черная дыра по крайней мере в 5,8 раз массивнее Солнца. GX 339-4 претерпевала частые вспышки, испытывала квазипериодические колебания (QPO) и демонстрировала все состояния аккреции черной дыры за последние 30 лет.
В целом, GX 339-4 была всесторонне исследована на всех длинах волн, что делает ее одной из наиболее изученных LMXB черных дыр. Предыдущие наблюдения этой системы обнаружили высокочастотный скачок в ее спектре плотности мощности (PDS), который должен возникать в рентгеновской короне. Этот скачок характеризуется частотой, превышающей 30 Гц, и имеет среднеквадратичное значение (rms) около 2–3%.
Группа астрономов во главе с Юэсином Чжаном из Университета Гронингена, Нидерланды, решила проанализировать архивные данные Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) за период с 1996 по 2012 год, чтобы изучить природу этого высокочастотного скачка. .
В результате команда обнаружила всплеск в 39 наблюдениях RXTE за GX 339-4, все из которых также показывают QPO типа C в низко-жестком состоянии и жестко-промежуточном состоянии. Они обнаружили, что среднеквадратичное значение неровности зависит от частоты QPO типа C и коэффициента твердости (HR).
«Когда ЧСС находится между ~0,8 и 1,3, а частота QPO — между ~0,1 Гц и 2 Гц, среднеквадратичная амплитуда толчка составляет ~4–9%, тогда как когда ЧСС снижается ниже 0,8 до 0,2 и частота QPO увеличивается с ~2 Гц до 8 Гц, удар не обнаруживается при верхних пределах среднеквадратичного значения амплитуды от 3 до 10%», — пояснили исследователи.
В целом астрономы обнаружили, что радиопоток GX 339-4 довольно низок по сравнению с аналогичными рентгеновскими двойными системами, но среднеквадратичная амплитуда выброса высока, а рентгеновская корона горячая. Это указывает на то, что в GX 339-4 больше энергии в системе в низкожестком и жестко-промежуточном состояниях направлено в сторону рентгеновской короны, чем в случае других исследованных черных дыр LMXB.
По мнению авторов статьи, наличие выступа у GX 339−4 предполагает, что в жестком состоянии этого источника большая часть энергии аккреции направляется в корону, а не используется для выброса радиоджета.
