Астрономы обнаружили квазипериодические колебания в рентгеновской двойной системе SXP31.0

Развернутые энергетические спектры SXP31.0. Автор: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2506.19601

Астрономы из Университета Турку (Финляндия) и других научных учреждений провели широкополосное спектральное и временное исследование рентгеновской двойной системы XTE J0111.2−7317, в результате чего обнаружили квазипериодические колебания в этой системе. Результаты исследования были опубликованы 24 июня на сервере препринтов arXiv.

Рентгеновские двойные системы (XRBs) состоят из обычной звезды или белого карлика, передающего массу компактной нейтронной звезде или черной дыре. В процессе аккреции они излучают энергию, преимущественно в рентгеновском диапазоне. В зависимости от массы звезды-компаньона эти системы делятся на маломассивные (LMXBs) и высокомассивные (HMXBs) рентгеновские двойные.

Наибольшую подгруппу HMXBs составляют Be/X-двойные системы (Be/XRBs), состоящие из звезд типа Be и, как правило, нейтронных звезд, включая пульсары. Наблюдения показывают, что большинство таких систем демонстрируют слабое постоянное рентгеновское излучение, прерываемое вспышками, которые могут длиться несколько недель.

Обнаруженная в 1998 году система XTE J0111.2−7317 (или SXP31.0) представляет собой Be/XRB в Малом Магеллановом Облаке (SMC). Система имеет орбитальный период 90,5 дней и состоит из пульсара и звезды-компаньона спектрального класса B0.5–1Ve.

Предыдущие наблюдения SXP31.0 показали, что система переживает вспышки с яркостью до 100 ундециллионов эрг/с, приближаясь к пределу Эддингтона для нейтронной звезды. Это делает её перспективным объектом для изучения аккреции на высоких уровнях. На сегодняшний день обнаружено лишь несколько сверхэддингтоновских пульсаров, и их свойства остаются малоизученными.

Сглаженный динамический спектр мощности (сверху) и кривая блеска (снизу) NuObs1 в энергетическом диапазоне 3–79 кэВ. Автор: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2506.19601

Именно поэтому группа астрономов под руководством Александра Сальганика из Университета Турку использовала космический телескоп NuSTAR для широкополосных наблюдений SXP31.0. Их исследование также включало данные космических аппаратов Swift и Spektr-RG (SRG).

Наблюдения проводились во время последней крупной вспышки SXP31.0, начавшейся в апреле 2025 года. Ученым удалось впервые провести комплексное спектральное и временное исследование этой системы, что позволило детально изучить как усредненные по фазе пульсаций, так и фазоразрешенные свойства.

Исследование показало, что во время вспышки SXP31.0 превысила предел Эддингтона в 180 ундециллионов эрг/с для канонической нейтронной звезды массой 1,4 солнечных. Это делает её одной из самых ярких вспышек, когда-либо наблюдавшихся в системах BeXRB.

Кроме того, в ходе наблюдений были обнаружены квазипериодические колебания (КПК) частотой 0,8 мГц при болометрической светимости около 250 ундециллионов эрг/с. Это открытие делает SXP31.0 четвертым известным сверхэддингтоновским рентгеновским пульсаром, демонстрирующим миллигерцовую низкочастотную квазипериодическую изменчивость.

Считается, что КПК возникают в результате взаимодействия вещества в аккреционном диске с магнитосферой компактного объекта, такого как нейтронная звезда или черная дыра. В случае SXP31.0 команда Сальганика отметила, что КПК носят транзиентный характер, появляясь только при определенных физических условиях, так как они отсутствуют как при более высоких, так и при более низких светимостях после обнаружения.

Дополнительная информация: Alexander Salganik et al, Discovery of a 0.8-mHz quasi-periodic oscillations in the transient X-ray pulsar SXP31.0 and associated timing transitions, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2506.19601