Usando o Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT) e o Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), astrônomos da China e da Índia observaram dois binários de raios-X conhecidos como GX 339-4 e EXO 1846-031. Os resultados da campanha observacional, publicados em 29 de maio no repositório de pré-impressão arXiv, revelam informações essenciais sobre a evolução das oscilações quasi-periódicas (QPOs) identificadas nesses sistemas.
Os binários de raios-X (XRBs) são compostos de uma estrela normal ou uma anã branca transferindo massa para uma estrela de nêutrons compacta ou um buraco negro. Com base na massa da estrela companheira, os astrônomos os dividem em binários de raios-X de baixa massa (LMXB) e binários de raios-X de alta massa (HMXB).
GX 339-4 e EXO 1846-031 são dois buracos negros LMXBs descobertos décadas atrás, ambos localizados a 39.000 anos-luz de distância da Terra. As massas dos buracos negros nesses dois sistemas são estimadas entre quatro e 11 massas solares.
Observações anteriores de GX 339-4 e EXO 1846-031 descobriram que eles exibem QPOs. Em geral, acredita-se que essas oscilações ocorram quando os raios X são emitidos perto da borda interna de um disco de acreção no qual o gás gira em um objeto compacto como uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. As oscilações quase periódicas de baixa frequência (com frequências variando de alguns mHz a 30 Hz) podem ser divididas em três tipos: Tipo-A, -B e -C QPOs, com base no fator de qualidade, tipo de ruído, média raiz fracionária quadrado (rms) e atraso de fase.
GX 339-4 e EXO 1846-031 são conhecidos por exibir QPOs tipo C, que são caracterizados por um pico forte e estreito com uma frequência de centróide variando de 0,01 Hz a 30 Hz sobreposta a um rms fracionário forte de 15% a 30% amplitude, componente de ruído de banda larga. Recentemente, uma equipe de astrônomos liderada por Zuobin Zhang, da Universidade Fudan em Xangai, na China, realizou monitoramento HXMT e NICER dos QPOs Tipo-C nesses dois sistemas, na esperança de obter mais informações sobre sua evolução e propriedades.
As observações descobriram que a evolução da frequência QPO está intimamente relacionada à taxa de acreção de massa e ao raio do disco interno em GX 339-4 e também em EXO 1846-031. Os astrônomos notaram que tal correlação segue a previsão do modelo de frequência dinâmica. A frequência dinâmica é a relação entre a velocidade de propagação do som do disco interno e o raio de truncamento.
De acordo com o artigo, os QPOs Tipo-C em GX 339-4 e EXO 1846-031 aparecem no final do estado de baixa resistência e/ou estado intermediário de resistência. O estudo encontrou uma forte correlação positiva entre a frequência QPO e o índice de fótons da lei de potência no início das observações, que achata ou começa a se inverter nos valores mais altos da frequência QPO.
A pesquisa também confirmou a natureza de alta rotação do buraco negro em EXO 1846-031, sugerida por estudos anteriores que analisaram os espectros de reflexão desfocados desse sistema.
Publicado em 10/06/2023 16h53
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