Представление художника о двойной звездной системе, в которой компактная звезда накапливает материал звезды-гиганта. Фото предоставлено: НАСА/Дана Берри.
Симбиотические двойные звезды — это двойная звездная система, состоящая из компактной звезды (например, белого карлика) и звезды красного гиганта. В этих системах компактная звезда накапливает вещество звезды красного гиганта и производит фотоны мягкого рентгеновского излучения. Однако некоторые из них — так называемые симбиотические звезды, излучающие жесткое рентгеновское излучение — также производят мощные рентгеновские фотоны, что может быть связано с присутствием массивных белых карликов.
Наблюдения с помощью рентгеновских телескопов показывают, что многие твердые симбиотические звезды, излучающие рентгеновское излучение, излучают плазменные выбросы при разных температурах: холодных (мягких) и горячих (твердых). Астрономы также обнаружили в некоторых из этих звезд струи, которые потенциально могут образовывать ударную область и способствовать созданию выбросов мягкой/холодной плазмы.
Рентгеновские наблюдения одной из симбиотических звезд, излучающих жесткое рентгеновское излучение, под названием RT Crucis, также известной как RT Cru, показывают наличие мягкого теплового излучения плазмы. В 2021 году мы использовали телескопы «Чандра» и байесовский статистический метод, чтобы найти доказательства эмиссии жесткой тепловой плазмы в RT Cru. Излучение могло произойти между внутренним слоем аккреционного диска и поверхностью белого карлика.
Рентгеновская переменность симбиотической звезды, разложенная за счет уменьшения размерности
Другие астрономы также заметили уменьшение оптических эмиссионных линий и фотонов жесткого рентгеновского излучения в рентгеновской симбиотической системе RT Cru в 2019 году. Они полагают, что это может быть связано со снижением активности некоторых видов аккреции. Высокая изменчивость рентгеновских фотонов предполагает, что плотные материалы могут блокировать излучение мягкой тепловой плазмы.
Чтобы выяснить причину изменчивости рентгеновских фотонов RT Cru, мы недавно использовали анализ главных компонентов (PCA), метод уменьшения размерности, обычно используемый при подготовке данных для машинного обучения.
Этот метод позволяет разложить изменяющиеся во времени спектральные данные на основные спектральные компоненты и соответствующие временные ряды с изменением во времени. Анализ главных компонентов можно использовать для определения минимального количества главных компонентов, необходимых для изменчивости рентгеновских фотонов.
В нашем исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal, мы обнаружили, что рентгеновские фотоны, собранные RT Cru в 2012 году, были ярче, чем зарегистрированные в 2007 году, а также в обоих наблюдениях видны часовые мерцающие колебания.
-
Основные компоненты изменчивости рентгеновских фотонов RT Cru, выявленные с помощью анализа главных компонентов: поглощающие материалы, источник поглощенного рентгеновского излучения и излучение мягкой плазмы. Источник: Астрофизический журнал (2024 г.). DOI: 10.3847/1538-4357/ad5cf6
-
Основные компоненты изменчивости получены из смоделированных рентгеновских фотонов, генерируемых вариациями поглощающих материалов, источника рентгеновского излучения и излучения мягкой плазмы. Источник: Астрофизический журнал (2024 г.). DOI: 10.3847/1538-4357/ad5cf6
Истоки рентгеновской фотонной изменчивости симбиотической звезды RT Cru
Мы обнаружили, что основные спектральные компоненты, которые мы наблюдаем в наблюдениях на космических телескопах «Чандра» и XMM-Ньютон, вызывающие изменения рентгеновских фотонов, могут быть связаны с изменяющимся излучением мягкой тепловой плазмы. Мы также обнаружили, что изменения в количестве рентгеновских фотонов, наблюдаемые с помощью космического телескопа Сузаку в период с 2007 по 2012 год, вероятно, вызваны изменениями в поглощающем материале, а также изменениями в источнике рентгеновского излучения, связанными с аккреционной деятельностью.
В наблюдениях Сузаку также есть свидетельства сильно скрытого излучения мягкой тепловой плазмы. Поэтому изменения в затеняющем материале и источнике рентгеновского излучения в аккреционном диске в основном способствуют спектральным изменениям в двух наблюдениях 2007 и 2012 годов.
Другие астрономы сообщили о значительном снижении количества фотонов жесткого рентгеновского излучения в 2019 году, что они, возможно, объяснили уменьшением количества материала, попадающего в белый карлик. Мы также смоделировали переменность рентгеновских фотонов и показали, что флуктуации плотности поглощающего материала и рентгеновской яркости источника из-за процессов аккреции могут привести к долговременным спектральным изменениям.
Симбиотические двойные звезды часто мерцают — явление, связанное с физикой аккреции. Такое поведение демонстрирует RT Cru, симбиотическая двойная звездная система, излучающая жесткое рентгеновское излучение с колебаниями от секунд до часов. Астрономы наблюдали такое поведение в широком диапазоне электромагнитных волн, от оптических до ультрафиолетовых и рентгеновских лучей.
Наше компьютерное моделирование изменений в рентгеновских фотонах также показывает, что небольшие изменения в излучении плазмы могут вызывать быстрые, мерцающие изменения, вероятно, происходящие из зоны аккреционного диска вокруг массивного белого карлика.
Будущие рентгеновские космические телескопы с более высокой чувствительностью, такие как планируемый рентгеновский спектрометр Arcus, будут лучше оснащены для обнаружения причин мерцающих явлений в симбиотических двойных звездах.
Эта история является частью диалога Science X, где исследователи могут поделиться идеями из своих опубликованных исследовательских статей. На этой странице вы найдете информацию о Диалоге Science X и о том, как принять в нем участие.
