Panneau supérieur :courbe de lumière aux rayons X (bande 0,3-30 keV) de NGC 300 ULX1 dérivée d'observations Swift/XRT (points noirs) réalisées en 2018. Panneau inférieur :évolution temporelle des fréquences de spin mesurées dérivées d'observations NICER. Crédit :Vasilopoulos et al., 2019.
À l'aide du télescope spatial Swift de la NASA et de l'instrument NICER à bord de la Station spatiale internationale (ISS), les astronomes ont étudié les propriétés d'un pulsar à rayons X ultra-lumineux connu sous le nom de NGC 300 ULX1. Résultats de cette étude, présenté dans un article publié le 9 mai sur le serveur de préimpression arXiv, indiquent que cet objet a connu une évolution de spin sans précédent alors que sa période de spin a diminué de manière significative au cours d'une période de quatre ans.
Les sources de rayons X ultra-lumineuses (ULX) sont des sources ponctuelles dans le ciel qui sont si brillantes en rayons X que chacune émet plus de rayonnement qu'un million de soleils n'en émet à toutes les longueurs d'onde. Bien qu'ils soient moins lumineux que les noyaux galactiques actifs (AGN), ils sont plus uniformément lumineux que n'importe quel processus stellaire connu.
Certains ULX présentent des pulsations cohérentes. Ces sources, connu sous le nom de pulsars à rayons X ultra-lumineux (ULXP), sont des étoiles à neutrons généralement moins massives que les trous noirs. La liste des ULP connus est encore relativement courte, par conséquent, des observations détaillées d'objets jusqu'à présent détectés de cette classe sont essentielles pour les chercheurs qui étudient l'univers en rayons X.
NGC 300 ULX1 est un ULXP situé à quelque 6,13 millions d'années-lumière dans la galaxie spirale NGC 300. Découvert en 2010, la source a été initialement classée comme une supernova, mais plus tard reclassé comme un binaire de rayons X de masse élevée possible. Cependant, une étude publiée en novembre 2018 a révélé des pulsations de NGC 300 ULX1, ce qui a confirmé son caractère ULXP.
Suite à sa détection, NGC 300 ULX1 a été surveillé par un groupe d'astronomes dirigé par Georgios Vasilopoulos de l'Université de Yale afin d'obtenir des informations sur les propriétés du pulsar. Dans ce but, ils ont utilisé l'observatoire Neil Gehrels Swift et le Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) attachés à l'ISS. Les données de ces deux instruments leur ont permis d'obtenir des informations importantes sur l'évolution du spin de cet objet.
En analysant de nouvelles données ainsi que les résultats d'autres observations de NGC 300 ULX1, les astronomes ont découvert que la période de spin de ce pulsar est passée de 126 secondes à moins de 20 secondes en seulement quatre ans. Ils ont ajouté qu'un tel comportement est cohérent avec un taux d'accrétion de masse constant, notant que l'étoile à neutrons continue de tourner avec un taux indiquant un taux d'accrétion de masse constant en 2018.
Par ailleurs, l'étude a révélé que le flux de rayons X observé de NGC 300 ULX1 a chuté d'un facteur d'environ 20 à 30 par rapport à sa valeur maximale en 2018. Cependant, bien que cette valeur ait diminué, les chercheurs ont noté que le taux de rotation de l'étoile à neutrons restait à peu près constant.
En essayant d'expliquer la baisse du flux de rayons X observé, les auteurs de l'article supposent que cela pourrait être le résultat d'une absorption et d'une obscurcissement accrus.
« Une explication possible est que la diminution du flux observé est le résultat d'une absorption accrue de matériau obscurcissant due à des écoulements ou à un disque d'accrétion précessant. (…) Les écoulements d'un disque d'accrétion dominé par le rayonnement peuvent fournir une structure optiquement épaisse qui pourrait être responsable de l'augmentation de l'absorption, " ont conclu les astronomes.
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