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在天鹅座X-1探测到准周期振荡

时间:2021-06-09 09:41

Quasi-periodic oscillation detected in Cygnus X-1

通过硬x射线调制望远镜(HXMT),中国上海天文台的天文学家在黑洞大质量x射线双星天鹅座X-1中检测到低频准周期振荡。这一发现发表在4月29日的一篇论文上 arXiv.org

x射线双星由一颗普通恒星或一颗白矮星组成,它将质量转移到一颗致密中子星或黑洞上。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)和大质量x射线双星(hmxb)。

x射线双星可能表现出x射线变异性,表现为相对尖锐的准周期振荡(QPOs),频率为千赫兹(mHz)到千赫兹(kHz)。研究人员认为,当x射线在吸积盘的内缘附近发射时,QPOs就会发生。在吸积盘中,气体漩涡状地聚集在一个紧凑的物体上,比如中子星或黑洞。一般情况下,qpo根据其频率、振幅和相干性分为a型、-B型和-C型。

天鹅座X-1位于离地球约6100光年的天鹅座中,是一个明亮、持久的HMXB,由一个黑洞组成,它从一颗OB恒星中吸收物质。以前对这个源的观测表明,它的x射线发射在光谱分布和亮度上经历了戏剧性的变化。

现在,一个由甄严领导的天文学家团队报告说,他们在天鹅座X-1上发现了一个短暂的、低频率的QPO。这一发现是由中国第一颗x射线天文卫星HXMT(也被称为“洞察号”)完成的。

研究人员在研究中写道:“在这篇论文中,我们报告了在‘洞察号- hxmt’观测天鹅座X-1的软状态下探测到的mHz QPO。”

在2017年8月HXMT对天鹅座X-1最长观测的前200分钟,QPO在88 mHz被探测到。该QPO的分数均方根(RMS)振幅似乎与能量无关,因为它在较低的能量下降。

HXMT数据表明,在天鹅座X-1中发现的mHz QPO与通常在黑洞x射线双星(BH XRBs)中观察到的a、-B和-C型QPO不同。例如,它有一个很大的质量因子,与c型QPOs相似,但是它的频率和RMS比其他BH XRBs中观测到的大多数c型QPOs都要小。

这些结果也让天文学家们对天鹅座X-1的参数有了更多的了解。数据显示,该系统的公转周期约为5.6天,黑洞质量约为21.2个太阳质量,其距离比以前认为的要远——大约7200光年。

在总结中,研究人员对类似系统中qpo的起源进行了解释。

该论文的作者写道:“我们比较了之前在另一个持续的高质量x射线双星软状态下检测到的相似频率的QPOs,我们推测,这种QPOs可能与一些局部不均匀性有关,这些不均匀性很少在风力供气的吸积系统的吸积流中形成。”