Στρεβλωμένοι δίσκοι κατά τη διάρκεια τεράστιων εκρήξεων σε διπλά συστήματα Be/X-ray: ενδείξεις από οπτική πολωσιμετρία

Οι Δρ. Pablo Reig και Δρ. Dmitry Blinov του Ινστιτούτου Αστροφυσικής ανακάλυψαν την πρώτη απόδειξη για την μετάπτωση των παραμορφωμένων δίσκων γύρω από το διπλό σύστημα Be/X-ray αστέρων 4U 0115+65 με την βοήθεια πολωσιμετρικών παρατηρήσεων.

photo
Καλλιτεχνική αναπαράσταση διπλού συστήματος τύπου Be/X-ray 

Τα διπλά σύστημα Be/X-ray αστέρων είναι pulsars με δίσκους προσαύξησης, στα οποία ένα αστέρι νετρονίων (pulsar) περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι τύπου Be. Το άστρο νετρονίων συσσωρεύει την ύλη από τον σύντροφό του και παράγει σκληρές ακτίνες X. Η διαδικασία αυτή γίνεται πολλές φορές με εκρηκτικό τρόπο προκαλώντας εκλάμψεις ακτίνων Χ. Σε αυτές τις περιπτώσεις αυτά τα συστήματα είναι από τα πιο λαμπερά αντικείμενα ακτίνων X στον ουρανό. Η πηγή της ύλης που είναι διαθέσιμη για προσαύξηση είναι ένας περιμετρικός δίσκος γύρω από τον ισημερινό του αστεριού τύπου Β. Αν και υπάρχει γενική συναίνεση ότι οι εκρήξεις προκαλούνται από τη μαζική μεταφορά από τον δίσκο Be στο αστέρι νετρονίων, ο λεπτομερής μηχανισμός είναι αβέβαιος. Συγκεκριμένα, είναι ακόμα θέμα συζήτησης πώς ο δίσκος Be συνδέεται με τη δραστηριότητα των ακτίνων Χ. Παρατηρούμε γιγαντιαίες εκρήξεις ακτίνων Χ σε συστήματα με μεγάλους και μικρούς δίσκους. Ενώ συστήματα με μεγάλο δίσκο δεν παρουσιάζουν δραστηριότητα ακτίνων Χ.

photo
Μεταβολή της γωνίας πόλωσης (πάνω) και βαθμού πόλωσης (κάτω) κατά τη διάρκεια μιας γιγαντιαίας έκρηξης ακτίνων Χ. Οι διακεκομμένες κόκκινες γραμμές σηματοδοτούν την αρχή και το τέλος της έκρηξης ακτίνων Χ, ενώ η μαύρη διακεκομμένη γραμμή αντιστοιχεί στο περίαστρο.

  
Η πιο σύγχρονη ιδέα είναι ότι οι εκλάμψεις ακτίνων Χ συμβαίνουν όταν το αστέρι νετρονίων συλλαμβάνει μια μεγάλη ποσότητα αερίου από ένα στρεβλωμένο, εξαιρετικά μη ευθυγραμμισμένο και εκκεντρικό δίσκο Be. Τα μοντέλα δείχνουν ότι οι πολύ στρεβλωμένοι δίσκοι έχουν ως αποτέλεσμα αυξημένη συσσώρευση μάζας όταν το αστέρας νετρονίων διασχίζει το στρεβλωμένο τμήμα.

Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Αστροφυσικής ανακάλυψαν τις πρώτες παρατηρησιακές ενδείξεις για την ύπαρξη δίσκου με στρέβλωση κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης ακτίνων Χ με χρήση πολωσιμετρίας. Το φως που προέρχεται από το αστέρι Be είναι γραμμικά πολωμένο. Η γραμμική πόλωση προκύπτει από τη σκέδαση Thomson, όταν τα φωτόνια από το αστέρι σκεδάζονται με ηλεκτρόνια στο δίσκο Be. Το φως γίνεται πολωμένο κάθετα στο επίπεδο σκέδασης, το οποίο συμπίπτει περίπου με το επίπεδο του περιμετρικού δίσκου. Η γωνία πόλωσης παρέχει πληροφορίες για τον προσανατολισμό του δίσκου.

Επομένως, εάν για εκρήξεις ακτίνων Χ σε διπλά συστήματα Be/X-ray απαιτούνται εκκεντρικοί, στρεβλωμένοι δίσκοι που μεταπίπτουν, τότε η γωνία πόλωσης πρέπει να αλλάζει. Η εικόνα δεξιά δείχνει την μεταβολή της γωνίας πόλωσης και του βαθμού πόλωσης με το χρόνο κατά τη διάρκεια της εκρήξεως. Τα δεδομένα ελήφθησαν χρησιμοποιώντας το πολωσίμετρο RoboPol στο τηλεσκόπιο 1,3-m του Αστεροσκοπείου του Σκίνακα.

Ερμηνεύουμε αυτή τη μεταβλητότητα ως αποδεικτικό στοιχείο για την ύπαρξη ενός στρεβλωμένου δίσκου που μεταπίπτει, υποστηρίζοντας μοντέλα που προβλέπουν τέτοιους δίσκους ως την προέλευση των τεράστιων εκρήξεων στα συστήματα Be/X-rays.
 


Άρθρο: "Warped disks during type II outbursts in Be/X-ray binaries: evidence from optical polarimetry", P. Reig & D. Blinov  2018, A&A 619, A19