Εκπομπή ακτίνων Χ και η γωνία παρατήρησης των γαλαξιακών συμπαγών πηγών ακτίνων Χ.

Τα Γαλαξιακά διπλά συστήματα αστέρων με μελανή οπή εκπέμπουν έναν συμπαγή, οπτικά παχύ, ήπια σχετικιστικό πίδακα σωματιδίων που εκπέμπουν  έντονη ακτινοβολία στα ραδιοφωνικά μήκη κύματος. Αυτό ο πίδακας εμφανίζεται όταν τα συστήματα βρισκονται στις λεγόμενες  "σκληρές" και "σκληρές-ενδιάμεσες" καταστάσεις. Σε αυτές τις καταστάσεις, αυτά τα συστήματα εμφανίζουν μια συσχέτιση μεταξύ  της χρονικής υστέρησης του φωτονίων υψηλής και χαμηλής ενέργειας και του εκθέτη του νόμου ισχύος που  χαρακτηρίζει το ενεργειακό φάσμα των  ακτίνων Χ πάνω από τα ~ 10 keV. Η συσχέτιση, ωστόσο, παρουσιάζει μεγάλη διασπορά. 

Artist's rendering of a black hole binary (NASA)
Σχηματική απεικόνιση ενός διπλού συστήματος αστεριών όπου το ένα άστρο είναι μελανή οπή (NASA)
Average correlation between the time lag and photon index for Low-inclination BHBs
Μέση συσχέτιση μεταξύ της χρονικής υστέρησης και του εκθέτη φάσματος για διπλά συστήματα αστέρων με μελανή οπή με μικρή γωνία παρατήρησης (i ≤ 35°, μαύρα τετράγωνα), μεσαία γωνια (35° < i ≤ 70°; κόκκινες κουκκίδες) και μεγάλη γωνία παρατήρησης (i>70°· μπλε τρίγωνα).

Τα τελευταία χρόνια, αρκετές εργασίες έχουν δείξει ότι είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπ΄όψη η γωνία παρατήρησης αυτών των συστημάτων   στην προσπάθεια κατανόησης της εκπομπής ακτίνων Χ και ραδιοκυμάτων απ' αυτά τα συστήματα. Οι ερευνητές τοθ ΙΑ, P. Reig και Ν. Κυλάφης,  μελέτησαν πρόσφατα το ρόλο που παίζει  η γωνία πρατήρησης στη συσχέτιση μεταξύ της χρονικής υστέρησης και του εκθέτη του φάσματος ακτίνων Χ.  Υπολόγισαν φάσματα ενέργειας και καμπύλες φωτός με μία μέθοδο Monte Carlo που αναπαράγει τη διαδικασία σκέδασης φωτονίων από  τα ενεργητικά σωματίδια του πίδακα. Μ' αυτό τον τροπο μπόρεσαν να καταγράψουν φαινόμενα που οφείλονται στη γωνία  παρατήρησης του πίδακα, καταγράφοντας τα φωτόνια που διαφεύγουν από τον πίδακα σε διαφορετικές γωνίες. Από τις θεωρητικές  καμπύλες φωτός και τα φάσματα, υπολόγισαν τον εκθέτη του φάσματος και τις χρονικές υστερήσεις, τα οποία συνέκριναν με  εκείνα που προέκυψαν από τις παρατηρήσεις. 

Η μεγάλη διασπορά που παρατηρείται στη συσχέτιση χρονικής υστέρησης – εκθέτη φάσματος ακτίνων Χ μπορεί να εξηγηθεί από τη διαφορά στη γωνία παρατήρησης αυτών των συστημάτων. Τα συστήματα μεγάλης γωνίας παρατήρησης εμφανίζουν, κατά μέσο όρο, μια πιο  επίπεδη συσχέτιση. Η σκέδαση φωτονίων στον πίδακα εξηγεί την πιο απότομη εξάρτηση της χρονικής υστέρησης από τον εκθέτη του φάσματος  σε συστήματα που τα παρατηρούμε με μικρή-μεσαία γωνία παρατήρησης. 

Το πιο αξιοσημείωτο αποτέλεσμα αυτής της εργασίας είναι το γεγονός ότι μπορεί να αναπαράγει τις παρατηρούμενες συσχετίσεις  μεταξύ χρονικής υστέρησης και εκθέτη φάσματος για συστήματα με διαφορετικές γωνίες κλίσης, με το μοντέλο, υποθέτοντας απλά  ότι αλλάζει μόνο η γωνία θέασης.

Άρθρο: P. Reig, N. Kylafis, Inclination effects on the X-ray emission of Galactic black-hole binaries, A&A, 625, A90 (2019).