2020 decemberében a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén működő MAXI röntgenégbolt-felmérő műszer új röntgenforrást észlelt a GLIMPSE-C01 jelű csillaghalmazban. Bár a MAXI J1848-015 jelzéssel ellátott forrás olyan közel látszott a Naphoz, hogy a legtöbb teleszkóp nem volt képes megfigyelni, a NuSTAR röntgenobszervatóriumnak sikerült a felfedezés után még néhány napig, aztán egy héttel később ismét méréseket végeznie róla.

Művészi illusztráció egy röntgenbinárisról, amelyben egy kompakt objektum anyagot szív el a társcsillagától, és a rendszeres kitörések során röntgensugárzást bocsát ki. (Forrás: ESO/L. Calçada)

A megfigyelések felfedték, hogy a forrás hirtelen felfénylett, majd öt nappal később halványodni kezdett. Vajon milyen asztrofizikai objektum volt a felelős ezért a rövid kitörésért? A California Institute of Technology kutatója, Sean Pike vezette munkacsoport mélyreható elemzést végzett az objektum röntgensugárzásáról, hogy ezt kiderítse.

A NuSTAR által rögzített röntgenspektrumok a MAXI J1848-015 jelű forrásról a kitörés alatt (kék) és a kitörés elhalványulásakor (arany). A modell illesztett adatai szaggatott vonallal látszanak. (Forrás: Pike et al. 2022)

Pike és munkatársai rájöttek, hogy a kitörés alatt a forrás emissziója nagyrészt lágy, alacsony energiájú röntgensugárzásból állt 5 keV (kiloelektronvolt) körüli csúcsértékkel. Egy héttel később, amikor a kitörés elhalványult, keményebb, nagyobb energiájú röntgensugárzás kezdett dominálni, és bár a forrás összességében halványabb volt, a sugárzása 20 és 30 keV között tetőzött. Ez az átmenet a lágy és fényes emisszióból a kemény és halvány sugárzásba a röntgenkettősök tipikus jellemzője. Ezekben a rendszerekben egy kompakt objektum, például egy neutroncsillag vagy fekete lyuk anyagot szív el a társcsillagától.

A kutatók modellezték a lágy és a kemény röntgenemisszió során rögzített spektrumokat, és további bizonyítékot találtak a röntgenkettős-elméletre. Egészen pontosan azok a modellek illenek jól az adatokhoz, amelyekben a forráshoz közeli akkréciós korong veri vissza egy szintén közeli korona röntgensugárzását. Érdekes módon a modellek azt is bizonyították, hogy az akkréciós korong a kitörés következtében megváltozott: úgy tűnik, hogy a korong legbelső része eltávolodott a központi objektumtól.

Művészi illusztráció egy nagy energiájú részecskéket kibocsátó, anyagbefogó fekete lyukról és annak koronájáról. (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

A megfigyelések mind arra utalnak, hogy kettős rendszerrel van dolgunk, amelyben egy csillag neutroncsillaggal vagy fekete lyukkal társult. De vajon melyikkel? A kutatók több tényezőt is megvizsgáltak:

– Forgás: A forrás majdnem olyan gyorsan forog, amennyire egy ekkora méretű és ilyen perdülettel rendelkező objektum fizikailag képes – sokkal gyorsabban, mint a leggyorsabban forgó neutroncsillagok.

– Fényesség: A forrásnak otthont adó csillaghalmaz archív röntgenadatai azt mutatják, hogy amikor az objektum nyugalomban van, a fényessége nagyjából ezredrésze egy tipikus neutroncsillagénak.

– A kitörés időtartama: A kitörés a legtöbb anyagbefogó fekete lyukhoz képest rövidnek számít.

A Spitzer-űrtávcső fedezte fel a GLIMPSE-C01 jelű csillaghalmazt 2004-ben, amelyben a MAXI J1848-015 jelű forrás található. (Forrás: NASA/JPL-Caltech/H. Kobulnicky (Univ. of Wyoming))

Az eredmények alapján a kutatók úgy gondolják, hogy a MAXI J1848-015 a legnagyobb valószínűséggel egy anyagbefogó fekete lyuk, bár a kirakós még nem teljes. Rejtély például, hogy egy közeli akkréciós koronggal rendelkező fekete lyuk fényessége hogy lehet ilyen kicsi. Ha sikerül észlelnünk egy újabb kitörést, akkor talán teljes bizonyossággal megfejthetjük ezt az izgalmas rejtélyt.

Forrás: AAS Nova