Os binários de raios-X consistem em uma estrela normal ou uma anã branca transferindo massa para uma estrela de nêutrons compacta ou um buraco negro. Com base na massa da estrela companheira, os astrônomos os dividem em binários de raios-X de baixa massa (LMXBs) e binários de raios-X de alta massa (HMXBs).
Os binários de raios-X podem exibir variabilidade de raios-X na forma de oscilações quase periódicas (QPOs) relativamente nítidas com frequências de milihertz (mHz) a quilohertz (kHz). Os pesquisadores acreditam que os QPOs ocorrem quando os raios X são emitidos perto da borda interna de um disco de acreção no qual o gás gira em um objeto compacto como uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. Geralmente, os QPOs são divididos em tipo-A, -B e -C, de acordo com sua frequência, amplitude e coerência.
Localizado a cerca de 6.100 anos-luz de distância da Terra, na constelação de Cygnus, Cygnus X-1 é um HMXB brilhante e persistente que consiste em um buraco negro que se acumula de uma estrela OB. Observações anteriores desta fonte mostraram que sua emissão de raios-X sofre mudanças dramáticas na distribuição espectral e brilho.
Agora, uma equipe de astrônomos liderados por Zhen Yan relata a detecção de um QPO de baixa frequência de vida curta em Cygnus X-1. A descoberta foi feita usando HXMT (também conhecido como Insight), o primeiro satélite astronômico de raios-X da China.
"Neste artigo, relatamos a detecção de um QPO mHz em uma das observações do Insight-HXMT de Cygnus X-1 durante o estado suave", escreveram os pesquisadores no estudo.
O QPO foi detectado a 88 mHz, durante os primeiros 200 minutos da observação HXMT mais longa de Cygnus X-1 que ocorreu em agosto de 2017. A amplitude da raiz quadrada média fracionária (RMS) deste QPO parece ser independente de energia, pois diminui com energia mais baixa.
Os dados HXMT sugerem que o QPO mHz identificado no Cygnus X-1 é diferente dos QPOs tipo A, -B e -C geralmente observados em binários de raios-X de buraco negro (BH XRBs). Por exemplo, ele tem um grande fator de qualidade, que é semelhante aos QPOs do tipo C, no entanto, sua frequência e RMS são menores do que a maioria dos QPOs do tipo C observados em outros BH XRBs.
Os resultados também permitiram aos astrônomos lançar mais luz sobre os parâmetros do Cygnus X-1. Os dados indicam que o sistema tem um período orbital de cerca de 5,6 dias, a massa do buraco negro é de aproximadamente 21,2 massas solares e sua distância é maior do que se pensava anteriormente - cerca de 7.200 anos-luz .
Em comentários finais, os pesquisadores ofereceram uma explicação para a origem dos QPOs encontrados em sistemas semelhantes.
"Nós comparamos QPOs em frequências semelhantes que foram detectadas anteriormente em outros binários de raios-X persistentes de alta massa no estado suave, especulamos que tais QPOs podem estar relacionados a alguma falta de homogeneidade local raramente formada no fluxo de acreção de sistemas de acreção alimentados pelo vento, "escreveram os autores do artigo.
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