在脉冲星 LMC X-4 中检测到准周期振荡

LMC X-4 的 XMM-Newton EPIC 光变曲线。 图片来源:Rikame 等人,2022 年。

使用 ESA 的 XMM-Newton 望远镜,印度天文学家对称为 LMC X-4 的二元 X 射线脉冲星进行了 X 射线观测。 观测活动导致在该源中检测到准周期振荡 (QPO)。 3 月 15 日发表在 arXiv.org 上的一篇论文报告了这一发现。

X 射线双星由普通恒星或白矮星组成,它们将质量转移到致密的中子星或黑洞上。 根据伴星的质量,天文学家将它们分为低质量 X 射线双星 (LMXB) 和高质量 X 射线双星 (HMXB)。

位于大麦哲伦星系中约 163,000 光年 Cloud (LMC),LMC X-4 是吸积驱动的 HMXB 脉冲星。 它由一颗质量比太阳大 25% 的中子星和一颗光谱级为 O 的巨型伴星组成,质量约为 14.5 个太阳质量。 此前对LMC X-4的观测发现,它是一颗食双星脉冲星,脉冲周期约为13.5秒,轨道周期约为1.4天。 还发现该源表现出频繁的 X 射线耀斑,在此期间光度可以上升到 1 十二亿尔格/秒。

为了更深入地了解 LMC X-4 的特性,由印度班加罗尔 CHRIST(被认为是大学)的 Ketan Rikame 领导的一组天文学家使用 XMM-Newton 的欧洲光子成像相机 (EPIC) 研究了这颗脉冲星和反射光栅光谱仪(RGS)。 这些观察结果使他们能够在该源的持续 X 射线发射中检测到 QPO。

一般来说,X 射线双星可能会以相对尖锐的准周期振荡 (QPO) 的形式表现出 X 射线可变性,频率为毫赫 (mHz) 到千赫 (kHz)。 研究人员认为,当 X 射线在吸积盘的内边缘附近发射时,就会发生 QPO,在吸积盘中,气体会旋转到像中子星或黑洞这样的致密物体上。 QPO根据频率、幅度和相干性分为A型、B型和C型。

通过使用 EPIC 和 RGS 观察 LMC X-4 处于非闪光(持久)状态,Rikame 的团队发现,该光源的持久发射光曲线在 20-30 mHz 的频率范围内显示出 QPO 特征,此外还有 74 mHz 相干脉动。 研究人员指出,虽然之前的观测已经确定了来自 LMC X-4 的大型 X 射线耀斑期间 mHz 准周期性耀斑和脉动的相关变化,但这是首次在持续发射观测中检测到 QPO。这个脉冲星。

为了解释LMC X-4中检测到的QPO的起源,论文作者指出了所谓的开普勒频率模型(KFM)和磁层拍频模型(MBFM)。

“根据 KFM,QPO 是由内盘中的开普勒频率的不均匀性对 X 射线的调制产生的。(…)根据 MBFM,QPO 发生在物质轨道频率之间的拍频上阿尔文半径的吸积盘(磁压力等于下落物质的撞击压力的距离)和恒星自旋频率,”研究人员总结道。