Utilisation du télescope à modulation de rayons X durs (HXMT), les astronomes de l'Observatoire astronomique de Shanghai en Chine ont détecté une basse fréquence, oscillation quasi-périodique dans un binaire de rayons X de masse élevée de trou noir connu sous le nom de Cygnus X-1. La découverte est rapportée dans un article publié le 29 avril sur arXiv.org .

Les binaires à rayons X consistent en une étoile normale ou une naine blanche transférant de la masse sur une étoile à neutrons compacte ou un trou noir. Sur la base de la masse de l'étoile compagne, les astronomes les divisent en binaires à rayons X de faible masse (LMXB) et binaires à rayons X à haute masse (HMXB).

Les binaires de rayons X peuvent présenter une variabilité des rayons X sous la forme d'oscillations quasi-périodiques (QPO) relativement fortes avec des fréquences allant du millihertz (mHz) au kilohertz (kHz). Les chercheurs pensent que les QPO se produisent lorsque des rayons X sont émis près du bord intérieur d'un disque d'accrétion dans lequel le gaz tourbillonne sur un objet compact comme une étoile à neutrons ou un trou noir. Généralement, Les QPO sont divisés en type A, -B, et C, selon leur fréquence, amplitude et cohérence.

Situé à environ 6, 100 années-lumière de la Terre dans la constellation du Cygne, Cygnus X-1 est un brillant, HMXB persistant consistant en un trou noir accrétant de la matière à partir d'une étoile OB. Des observations antérieures de cette source ont montré que son émission de rayons X subit des changements spectaculaires dans la distribution spectrale et la luminosité.

Maintenant, une équipe d'astronomes dirigée par Zhen Yan rapporte la détection d'une courte durée de vie, QPO basse fréquence dans Cygnus X-1. La découverte a été faite à l'aide de HXMT (également connu sous le nom d'Insight), Le premier satellite d'astronomie à rayons X de Chine.

"Dans ce document, nous rapportons la détection d'un QPO mHz dans l'une des observations Insight-HXMT de Cygnus X-1 pendant l'état mou, " les chercheurs ont écrit dans l'étude.

Le QPO a été détecté à 88 mHz, pendant les 200 premières minutes de la plus longue observation HXMT de Cygnus X-1 qui a eu lieu en août 2017. L'amplitude de la moyenne quadratique fractionnaire (RMS) de ce QPO semble être indépendante de l'énergie car elle diminue à plus basse énergie.

Les données HXMT suggèrent que le QPO mHz identifié dans Cygnus X-1 est différent du type-A, -B, et -C QPO habituellement observés dans les binaires à rayons X des trous noirs (BH XRB). Par exemple, il a un grand facteur de qualité, qui est similaire aux QPO de type C, cependant, sa fréquence et sa valeur efficace sont inférieures à celles de la plupart des QPO de type C observées dans d'autres XRB BH.

Les résultats ont également permis aux astronomes d'apporter plus de lumière sur les paramètres de Cygnus X-1. Les données indiquent que le système a une période orbitale d'environ 5,6 jours, la masse du trou noir est d'environ 21,2 masses solaires, et sa distance est plus grande qu'on ne le pensait auparavant—environ 7, 200 années-lumière.

En conclusion, les chercheurs ont proposé une explication à l'origine des QPO trouvés dans des systèmes similaires.

« Nous comparons les QPO à des fréquences similaires qui ont déjà été détectées dans d'autres binaires persistants à rayons X de masse élevée à l'état mou, nous supposons que de tels QPO pourraient être liés à une certaine inhomogénéité locale rarement formée dans le flux d'accrétion des systèmes d'accrétion alimentés par le vent, ", ont écrit les auteurs de l'article.

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