Met behulp van het Indiase AstroSat-ruimtevaartuig, astronomen hebben breedbandtiming en spectrale waarnemingen gedaan van een ultralichtgevende röntgenstraal (ULX) pulsar die bekend staat als Swift J0243.6+6124. Resultaten van deze observatiecampagne, gepresenteerd in een paper gepubliceerd op 16 oktober op arXiv.org, onthullen meer details over de eigenschappen van deze pulsar.

ULX's zijn puntbronnen aan de hemel die zo helder zijn in röntgenstralen dat ze elk meer straling uitzenden dan een miljoen zonnen op alle golflengten. Ze zijn minder lichtgevend dan actieve galactische kernen, maar consistenter lichtgevend dan enig bekend stellair proces. Hoewel er talrijke onderzoeken naar ULX's zijn uitgevoerd, de fundamentele aard van deze bronnen is nog steeds onbekend.

Sommige ULX's vertonen coherente röntgenpulsaties, en worden daarom geclassificeerd als ULX-pulsars (ULP's). Daten, er zijn slechts een handvol ULP's geïdentificeerd en een daarvan is Swift J0243.6+6124 (of kortweg J0243). De ontdekking van deze pulsar werd gemeld in oktober 2017, toen röntgenpulsaties van ongeveer 9,86 seconden werden gedetecteerd van een voorbijgaande röntgenbron in uitbarsting door NASA's Swift-ruimtevaartuig in de 0,2-10 keV-band. Op een afstand van ongeveer 23, 000 lichtjaren, J0243 is de eerste galactische ULP die tot nu toe is gedetecteerd.

J0243 werd verder waargenomen met AstroSat tijdens zijn burst-activiteit van 2017-2018, als onderdeel van een campagne met meerdere golflengten. Nutsvoorzieningen, een team van astronomen onder leiding van Aru Beri van het Indian Institute of Science Education and Research (IISER) in Mohali, Indië, heeft de resultaten van deze waarnemingen gepubliceerd, wat ons zou kunnen helpen de aard van deze pulsar beter te begrijpen.

"AstroSat heeft J0243 tweemaal waargenomen tijdens zijn uitbarsting in 2017-18, en we hebben gegevens geanalyseerd die zijn verkregen over een breed energiebereik (0,3-150 keV) met alle drie de röntgeninstrumenten, ’ schreven de onderzoekers in de krant.

AstroSat stelde Beri's team in staat om tijdens de tweede observatie röntgenpulsaties tot 150 keV te detecteren. Echter, voor de relatief zwakke eerste waarneming, pulsaties werden alleen gedetecteerd tot 80 keV. De gemiddelde pulsprofielen lieten een dubbel piekgedrag zien tijdens beide observaties, gescheiden door ongeveer 19 dagen, wat te wijten kan zijn aan de bijdrage van beide magnetische polen van de neutronenster of twee zijden van een waaierbundel van één pool.

De resultaten geven aan dat J0243 aangroeide op sub-Eddington-niveau (ongeveer 70 undecillion erg/s) tijdens de eerste AstroSat-waarneming en op super-Eddington-niveau (ongeveer 600 undecillion erg/s) toen het voor de tweede keer werd waargenomen. De astronomen merkten op dat spectrale gegevens op sub-Eddington-niveau goed konden worden gemodelleerd met behulp van een geabsorbeerde hoogenergetische afsnijkrachtwet en een zwart lichaam. Als het gaat om de super-Eddington-fase, ze voegden eraan toe dat het extra componenten vereist, zoals een ander zwart lichaam en een Gauss-component voor de ijzeremissielijn.

De auteurs van het artikel gaan uit van de aanwezigheid van twee zwarte lichamen:een met een straal van ongeveer 18-19 km voor de hoge temperatuur, en een andere met een straal van 121−142 km voor de lage temperatuur. Dit duidt mogelijk op bijdrage aan thermische emissie vanuit de accretiekolom en optisch dikke uitstromen.

© 2020 Wetenschap X Netwerk