Астрономы раскрывают спектрополяриметрические свойства рентгеновской двойной звезды GX 9+1

Кривая блеска IXPE GX 9+1 (объединяющая три детекторных блока), построенная для бина размером 150 с в диапазоне энергий 2–8 кэВ. Время начала наблюдения принято за ноль. Автор: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2502.02078

Используя X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) и Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), индийские астрономы наблюдали рентгеновскую двойную систему, известную как GX 9+1. Результаты наблюдательной кампании, представленные в статье, опубликованной 4 февраля на сервере препринтов arXiv, проливают больше света на спектрополяриметрические свойства этой системы.

Рентгеновские двойные (XRB) 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 с малой массой (LMXB) и рентгеновские двойные с большой массой (HMXB).

LMXB нейтронной звезды (NS) далее делятся на источники атолла и Z. Так называемые системы типа атолла имеют некоторые общие характеристики с LMXB черной дыры, поскольку они имеют схожие рентгеновские спектры и временные свойства. Однако они отличаются своими радиосвойствами, поскольку источники атолла в 27 раз менее радиояркие.

GX 9+1 — яркая, устойчивая галактическая NS LMXB на расстоянии около 16 300 световых лет. Она была открыта в 1965 году и классифицируется как источник атолла. Предыдущие наблюдения GX 9+1 показали, что она провела большую часть времени в мягком состоянии с момента своего открытия.

Хотя GX 9+1 известен уже более полувека, многие его параметры остаются едва ли ограниченными. Вот почему группа астрономов во главе с Валлиатту Пракашем из Индийской организации космических исследований (ISRO) решила исследовать этот источник с помощью IXPE и NICER.

«Мы представляем первое спектрополяриметрическое исследование яркого источника атолла GX 9+1, проведенное с использованием одновременных наблюдений рентгеновского поляриметра Imaging X-ray Polarimetry Explorer и Neutron star Interior Composition Explorer», — пишут исследователи в статье.

Наблюдения показали, что GX 9+1 оставался в мягком состоянии, без каких-либо изменений в состоянии в течение всего периода наблюдений, который начался в августе 2024 года. Однако во время этих наблюдений были выявлены значительные изменения в скорости счета на кривой блеска.

Исследование показало, что GX 9+1 демонстрирует значительную поляризацию в диапазоне энергий 2–3 кэВ со степенью поляризации около 3,3% и углом поляризации около 11 градусов. Астрономы добавили, что в диапазоне 2–8 кэВ не было обнаружено значительной поляризации.

Согласно статье, наблюдаемый спектр GX 9+1 может быть хорошо смоделирован с использованием комбинации комптонизированного излучения черного тела с поверхности нейтронной звезды и комптонизированного континуума с дисковыми фотонами в качестве входных затравочных фотонов. Авторы исследования приходят к выводу, что в целом спектральные свойства этой системы во время наблюдений согласуются со свойствами других известных ярких источников-атоллов в мягком состоянии.

Подводя итоги, астрономы отмечают, что поляризационные сигнатуры в GX 9+1 говорят в пользу наличия оптически толстой клинообразной короны над аккреционным диском. Они добавляют, что результаты также предполагают существование переходной оболочки с удаленными полярными шапками, близкой к поверхности нейтронной звезды.

Больше информации: V. P. Shyam Prakash et al, First spectro-polarimetric study of the neutron star low-mass X-ray binary GX 9+1, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2502.02078