Utilizzando il telescopio a modulazione di raggi X duri (HXMT), gli astronomi dell'Osservatorio Astronomico di Shanghai in Cina hanno rilevato una bassa frequenza, oscillazione quasi-periodica in un buco nero binario di raggi X di massa elevata noto come Cygnus X-1. La scoperta è riportata in un articolo pubblicato il 29 aprile su arXiv.org .

Le binarie a raggi X sono costituite da una stella normale o da una nana bianca che trasferisce massa su una stella di neutroni compatta o su un buco nero. In base alla massa della stella compagna, gli astronomi li dividono in binarie a raggi X a bassa massa (LMXB) e binarie a raggi X ad alta massa (HMXB).

Le binarie a raggi X possono mostrare variabilità dei raggi X sotto forma di oscillazioni quasi periodiche (QPO) relativamente acute con frequenze da millihertz (mHz) a kilohertz (kHz). I ricercatori ritengono che i QPO si verifichino quando i raggi X vengono emessi vicino al bordo interno di un disco di accrescimento in cui il gas turbina su un oggetto compatto come una stella di neutroni o un buco nero. In genere, I QPO sono divisi in tipo A, -B, e C, secondo la loro frequenza, ampiezza e coerenza.

Situato a circa 6, A 100 anni luce dalla Terra nella costellazione del Cigno, Cygnus X-1 è un brillante, HMXB persistente costituito da un buco nero che accresce materia da una stella OB. Precedenti osservazioni di questa sorgente hanno mostrato che la sua emissione di raggi X subisce cambiamenti drammatici nella distribuzione spettrale e nella luminosità.

Ora, un team di astronomi guidati da Zhen Yan segnala il rilevamento di un QPO a bassa frequenza in Cygnus X-1. La scoperta è stata effettuata utilizzando HXMT (noto anche come Insight), Il primo satellite astronomico a raggi X della Cina.

"In questo documento, riportiamo la rilevazione di una QPO mHz in una delle osservazioni Insight-HXMT di Cygnus X-1 durante lo stato soft, " hanno scritto i ricercatori nello studio.

Il QPO è stato rilevato a 88 mHz, durante i primi 200 minuti della più lunga osservazione HXMT di Cygnus X-1 che ha avuto luogo nell'agosto 2017. L'ampiezza del quadrato medio frazionario (RMS) di questo QPO sembra essere indipendente dall'energia in quanto diminuisce a energia inferiore.

I dati HXMT suggeriscono che il QPO mHz identificato in Cygnus X-1 è diverso dal tipo A, -B, e -C QPO solitamente osservate nelle binarie a raggi X dei buchi neri (BH XRB). Ad esempio, ha un grande fattore di qualità, che è simile ai QPO di tipo C, però, la sua frequenza e il suo RMS sono inferiori rispetto alla maggior parte dei QPO di tipo C osservati in altri BH XRB.

I risultati hanno anche permesso agli astronomi di far luce sui parametri di Cygnus X-1. I dati indicano che il sistema ha un periodo orbitale di circa 5,6 giorni, la massa del buco nero è di circa 21,2 masse solari, e la sua distanza è maggiore di quanto si pensasse in precedenza, circa 7, 200 anni luce.

Nelle considerazioni conclusive, i ricercatori hanno offerto una spiegazione all'origine dei QPO trovati in sistemi simili.

"Confrontiamo i QPO a frequenze simili che sono stati precedentemente rilevati in un altro sistema binario di raggi X ad alta massa persistente nello stato morbido, ipotizziamo che tali QPO possano riguardare alcune disomogeneità locali raramente formate nel flusso di accrescimento dei sistemi di accrescimento alimentati dal vento, " scrivono gli autori del saggio.

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