Astronomen analysieren ein periodisches Doppelsystem mithilfe von Teleskopen
24/07/23 22:01
Astronomen haben CXOU J121538.2+361921, eine kurzperiodische und hochmassive Röntgen-Doppelsternquelle, genauer unter die Lupe genommen. Mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops und des Chandra-Röntgenobservatoriums erhielten sie neue Einblicke in die Eigenschaften dieses faszinierenden Systems, das sich in der Galaxie NGC 4214 befindet und etwa 9,8 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
Röntgen-Doppelsternsysteme sind faszinierende Himmelsobjekte, die aus einem normalen Stern oder einem Weißen Zwerg bestehen, der Masse auf einen kompakten Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch überträgt. Astronomen unterteilen diese Systeme basierend auf der Masse des Begleitsterns in Niedrigmassen-Röntgendoppelsterne (LMXBs) und Hochmassen-Röntgendoppelsterne (HMXBs).
CXOU J121538.2+361921, auch bekannt als NGC 4214 X-1, ist ein leuchtendes HMXB-System, das durch seine kurze Röntgeneklipsenperiode von 3,62 Stunden beeindruckt. Die Eklipsenperiode ist höchstwahrscheinlich auch die Umlaufperiode, was NGC 4214 X-1 zum HMXB-System mit der kürzesten bekannten Umlaufperiode macht. Trotz vieler früherer Studien ist das System immer noch nicht vollständig verstanden, und Astronomen suchen weiterhin nach Antworten, um seine Eigenschaften besser zu erfassen.
Um das Rätsel um NGC 4214 X-1 zu lösen, entschied sich ein Team von Astronomen unter der Leitung von Zikun Lin von der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking, China, das System eingehend mit Hilfe von Beobachtungen des Hubble-Teleskops und des Chandra-Röntgenobservatoriums zu untersuchen.
"In unserer Studie haben wir neue und archivierte Chandra- und HST-Daten kombiniert, um das kurzperiodische, verfinsternde Röntgendoppelsternsystem NGC 4214 X-1 zu untersuchen", schrieben die Forscher in ihrer Arbeit.
Die Untersuchungen bestätigten, dass NGC 4214 X-1 immer noch aktiv ist und weiterhin Eklipsen zeigt, mit einer Helligkeit außerhalb der Eklipsen von etwa einer Duodezillion Erg/s. Die Eklipsenperiode und die durchschnittliche Eklipsendauer wurden auf jeweils etwa 3,6 und 0,57 Stunden bestätigt.
Die Forscher berechneten auch den Eklipsenbruchteil, der ungefähr 0,16 beträgt. Dies ermöglichte es ihnen, das minimale Massenverhältnis des Systems auf etwa 2,0 zu schätzen. Diese Erkenntnis bestätigt weiterhin die HMXB-Natur von NGC 4214 X-1.
Darüber hinaus führte das Team mithilfe von HST-Beobachtungen eine faszinierende Entdeckung durch: Sie fanden einen optischen Gegenpart zu NGC 4214 X-1 mit einer scheinbaren Helligkeit von 24 mag. Die optische Quelle zeigte zwei deutlich unterschiedliche Komponenten: einen blauen Emitter und einen roten Emitter.
Die blaue Komponente wies eine Temperatur von etwa 60.000-80.000 K auf und hatte einen charakteristischen Radius von 2,0 Sonnenradien. Die Forscher schlussfolgerten, dass dies das Szenario eines Wolf-Rayet-Sterns als Spenderstern in NGC 4214 X-1 weiter unterstützt. Wolf-Rayet-Sterne sind massereiche Sterne, die eine intensive Sternwinde ausstoßen und in den späteren Stadien ihrer Entwicklung einen Kernkollaps erleben können.
Die rote Komponente zeigte eine Temperatur von etwa 2.500-3.000 K und einen charakteristischen Radius von etwa 400 Sonnenradien. Die Forscher spekulierten, dass dies eine bestrahlte zirkumbinäre Scheibe sein könnte, die durch den Einfluss des massereichen Begleiters um das System entsteht.
Insgesamt lieferten die Beobachtungen wertvolle Einblicke in die Eigenschaften dieses faszinierenden Röntgen-Doppelsternsystems. Die Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass NGC 4214 X-1 ein HMXB mit einem massereichen Wolf-Rayet-Stern als Spenderstern ist. Dennoch bleibt das System weiterhin eine Herausforderung für Astronomen, und weitere Forschung ist erforderlich, um sein Verhalten und seine Eigenschaften vollständig zu verstehen. Die Entdeckung einer optischen Quelle neben den Röntgeneklipsen eröffnet neue Möglichkeiten für zukünftige Untersuchungen und könnte weitere Erkenntnisse über die Natur dieses faszinierenden Doppelsternsystems liefern.
