Исследование изучает необычное поведение рентгеновской двойной звезды

Кривые блеска 4U 1820-30, собранные пятью инструментами. Автор: Chou et al, 2024

Астрономы из Национального центрального университета в Тайване исследовали необычную сверхорбитальную вариацию периода рентгеновской двойной звезды, известной как 4U 1820-30. Результаты исследования, опубликованные 13 сентября на сервере препринтов arXiv, могут помочь нам лучше понять природу этой системы.

Рентгеновские двойные состоят из обычной звезды или белого карлика, передающего массу компактной нейтронной звезде или черной дыре. В зависимости от массы звезды-компаньона астрономы делят их на рентгеновские двойные малой массы (LMXB) и рентгеновские двойные большой массы (HMXB).

4U 1820-30 — сверхкомпактный LMXB, расположенный вблизи центра шарового скопления NGC 6624. Он состоит из нейтронной звезды и теряющего массу компаньона — гелиевого белого карлика с массой 0,06–0,08 солнечных масс. Орбитальный период системы составляет приблизительно 685 секунд.

Предыдущие наблюдения 4U 1820-30 показали, что он демонстрирует не только орбитальные и сверхгорбые вариации, но и сверхорбитальную модуляцию с периодом, намного превышающим орбитальный период. Этот период был измерен и составил приблизительно 171,03 дня и, по-видимому, оставался стабильным в течение последних десятилетий.

Однако теперь группа астрономов во главе с И Чоу из Национального центрального университета сообщает о новых открытиях относительно модуляции суперорбитального периода 4U 1820-30. Анализируя имеющиеся данные с различных телескопов с 1987 года, они обнаружили значительное изменение суперорбитального периода 4U 1820-30.

Согласно исследованию, спектры мощности, полученные с помощью пяти наблюдательных инструментов, показывают значительное изменение суперорбитального периода со 171 до 167 дней в период с 1987 по 2023 год. Дальнейший анализ показывает, что этот период мог резко измениться в период с конца 2000 года по начало 2023 года или меняться плавно с производной периода около -0,000358 дней в день.

Предыдущие наблюдения 4U 1820-30 предполагали, что модуляция ее сверхорбитального периода была вызвана необнаруженной третьей звездой-компаньоном в системе. Однако новые результаты, полученные командой Чжоу, опровергают этот сценарий, указывая на другие гипотезы. Вместо этого они предполагают, что нестабильность массопереноса, вызванная облучением, может быть ответственна за такое поведение.

«Ожидается, что аккреционный поток будет вытекать из небольшой области вокруг точки L1 на спутнике, где эффективное гравитационное поле слабое. Поэтому аккреционный поток очень чувствителен к рентгеновскому облучению этой области», — пояснили исследователи.

Авторы статьи добавили, что для проверки этого сценария нестабильности массопереноса, вызванного облучением, для 4U 1820-30 необходимы дополнительные наблюдения и теоретические исследования.

Больше информации: Yi Chou et al, The Puzzling Superorbital Period Variation of the Low-mass X-ray Binary 4U 1820-30, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2409.08451