Odkryta NGC 2403 XMM4 jest gwiazdą neutronową z jasnością super-Eddingtona

Analizując dane z różnych teleskopów kosmicznych, astronomowie przeprowadzili szczegółowe badanie ultralekkiego źródła promieniowania rentgenowskiego znanego jako NGC 2403 XMM4. Pozyskane informacje wskazują, że jest to gwiazda neutronowa akreującą z jasnością super-Eddingtona.

Ultralekkie źródła promieniowania rentgenowskiego (ULX) to punktowe źródła na niebie o typowej jasności rentgenowskiej na poziomie 1,0 duodecyliona erg/s. Są one mniej ciemniejsze niż aktywne jądra galaktyk (AGN), ale ich jasność jest najbardziej jednolita, jeśli chodzi o jakikolwiek znany proces gwiezdny. Chociaż przeprowadzono liczne badania ULX, podstawowa natura tych źródeł wciąż pozostaje nierozwiązana.

NGC 2403 XMM4 to ultralekkie źródło promieniowania rentgenowskiego w galaktyce spiralnej NGC 2403 znajdującej się około 13,7 miliona lat świetlnych od Ziemi. Poprzednie badania wykazały, że jest to ULX o niskiej jasności i zasugerowały, że może to być czarna dziura o masie pośredniej sub-Eddingtona.

Badacze Wasutep Luangtip z Uniwersytetu Srinakharinwirot w Bangkoku w Tajlandii i Timothy P. Roberts z Uniwersytetu Durham w Durham w Wielkiej Brytanii sprawdzili archiwalne dane rentgenowskie, aby lepiej poznać właściwości źródła. Przeanalizowali informacje pozyskane z teleskopów kosmicznych XMM-Newton, Chandra, Swift i NuSTAR, które byłu zbierane przez ostatnie 20 lat. Badanie zostało opisane w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,

„Biorąc pod uwagę, że NGC 2403 była wielokrotnie obserwowana przez różne obserwatoria od początku tego wieku, istnieje obecnie wystarczająca ilość danych archiwalnych, aby zapewnić nam możliwość szczegółowej analizy tego źródła” – wyjaśniają naukowcy.

Badając 20-letnią krzywą blasku NGC 2403 XMM4, astronomowie odkryli, że przez większość czasu jej jasność rentgenowska wynosi poniżej 1,0 miliarda erg/s. Biorąc jednak pod uwagę, że NGC 2403 XMM4 znajduje się powyżej progu jasności dla ultralekkich źródeł promieniowania rentgenowskiego, jej zachowanie widmowe wydaje się wyraźnie podobne do ultralekkiego źródła promieniowania rentgenowskiego.

Według autorów artykułu, wyniki te wskazują, że gwiazda ta akreuje z jasnością super-Eddingtona. Jasność Eddingtona jest to jasność gwiazdy lub podobnego obiektu kosmicznego, przy której ciśnienie promieniowania emitowanego przez ten obiekt działające na jego atmosferę równoważy przyciąganie grawitacyjne tej atmosfery. Hipotezę tę potwierdzają również szerokopasmowe dane spektroskopowe wskazujące na obecność ogona o wysokiej energii.

Uśredniona w czasie jasność rentgenowska NGC 2403 XMM4 została oszacowana na około 0,5 miliarda erg/s, a emisja ze źródła okazała się izotropowa. Na tej podstawie astronomowie oszacowali, że obiekt ma masę mniejszą niż 3,8 masy Słońca, co sugeruje, że jest to gwiazda neutronowa, akreująca w tempie 1,3-3,2 razy większym niż jasność Eddingtona.

Astronomowie zauważyli, że pomimo nieosiągnięcia progu ULX, NGC 2403 XMM4 wykazuje wiele zachowań i cech zgodnych z akrecją w jasności super-Eddingtona. Zebrane dane wskazują na obecność gwiazdy neutronowej, która jest obiektem akrecyjnym w tym układzie. Jest to zatem trzecia gwiazda neutronowa typu super-Eddingtona wykryta w NGC 2403.

Emil Gołoś