Διπλά συστήματα εκπομπής ακτίνων Χ

research field demo image

Τα διπλά συστήματα εκπομπής ακτίνων Χ είναι αστρικά συστήματα που αποτελούνται από ένα άστρο και ένα αστρικό υπόλειμμα (π.χ. μελανή οπή, αστέρα νετρονίων, ή λευκός νάνος). Όταν υλικό από το άστρο (ή δότης) πέφτει πάνω στο αστρικό υπόλειμμα (ή συμπαγές αντικείμενο) θερμαίνεται σε θερμοκρασίες μερικών εκατομμυρίων βαθμών και εκπέμπει έντονη ακτινοβολία στην φασματική περιοχή των ακτίνων Χ. Μέσω αυτής της διαδικασίας μπορούν να δημιουργηθούν και εκροές ύλης από ισχυρά ιονισμένο πλάσμα που μοιάζουν με πίδακες ή ανέμους. Οι ιδιότητες της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας εξαρτώνται από τις συνθήκες κοντά στο συμπαγές αντικείμενο, επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εξεταστεί η συμπεριφορά της ύλης κάτω από την επίδραση ισχυρών βαρυτικών πεδίων. Επιπρόσθετα οι ιδιότητες του διπλού αστρικού συστήματος (π.χ. οι παράμετροι των δύο αντικειμένων και η τροχιά τους, η μακροπρόθεσμη εξέλιξη του) εξαρτώνται από το παρελθόν των δύο αντικειμένων. Κατά συνέπεια, τα διπλά συστήματα ακτίνων Χ είναι χρήσιμα εργαστήρια μελέτης των ιδιοτήτων των συμπαγών αντικειμένων και της αστρικής εξέλιξης.

Η ομάδας μας έχει έντονη δραστηριότητα σε παρατηρησιακές αλλά και θεωρητικές μελέτες διπλών συστημάτων εκπομπής ακτίνων Χ. Χρησιμοποιούμε δεδομένα από ένα ευρύ φάσμα τηλεσκοπίων ακτίνων Χ: Rossi X-ray Timing ExplorerChandra X-ray ObservatoryXMM-Newton, καθώς και επίγειων τηλεσκοπίων συμπεριλαμβανομένου του Αστεροσκοπείου του Σκίνακα, με στόχο να κατανοηθούν οι φασματικές τους ιδιότητες και οι μεταβολές στην ένταση και τη φασματική κατανομή της ακτινοβολίας τους.

Πιο συγκεκριμένα η έρευνά μας εστιάζεται στη μελέτη των μεταβολών της εκπομπής ακτίνων Χ από διπλά συστήματα εκπομπής ακτίνων Χ ως μέσο για την κατανόηση της φύσης των συμπαγών αντικειμένων καθώς και των ιδιοτήτων του δίσκου προσαύξησης που σχηματίζεται κατά την ροή ύλης από το δότη αστέρα προς το συμπαγές αντικείμενο. Συμπληρωματικά χρησιμοποιούμε παρατηρήσεις από διαφορετικές περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος για την μελέτη των άστρων-δοτών, την εκτίμηση των τροχιακών τους παραμέτρων και για την διερεύνηση της εξέλιξής τους στο χρόνο. Συνδυάζουμε τα παρατηρησιακά αυτά δεδομένα με θεωρητικά μοντέλα εκπομπής ακτινοβολίας από το δίσκο προσαύξησης και τους εξερχόμενους πίδακες ώστε να αποκτήσουμε μια βαθύτερη γνώση των φυσικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε τόσο ακραία περιβάλλοντα.

Η προέλευση των σκληρών ακτίνων Χ που εκπέμπονται από τα διπλά συστήματα εκπομπής με μελανή οπή παραμένει αμφιλεγόμενη. Είναι ευρέως αποδεκτό  ότι οι σκληρές ακτίνες-Χ  προέρχονται από αντίστροφη σκέδαση Compton, φωτονίων χαμηλής ενέργειας από τον δίσκο προσαύξησης, με ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας. Ωστόσο, η φύση και η γεωμετρία του μέσου που προκαλεί την σκέδαση βρίσκεται ακόμα υπό συζήτηση. Τα διπλά συστήματα εκπομπής ακτίνων Χ με μελανή οπή παρουσιάζουν, σε χαμηλές/μεσαίες φωτεινότητες στις ακτίνες-Χ, σχετικιστικούς πίδακες. Προτείνουμε ότι το μέσο σκέδασης είναι ο ίδιος ο πίδακας. Το μοντέλο του πίδακα ως μέσο σκέδασης έχει δώσει εξήγηση σε μια σειρά από χρονικές και φασματικές ιδιότητες των διπλών συστημάτων εκπομπής ακτίνων Χ με μελανή οπή. Συνεχίζουμε να εργαζόμαστε για τη βελτίωση του μοντέλου ώστε να εξηγήσουμε ακόμα περισσότερα παρατηρησιακά αποτελέσματα.

Η σημερινή γενιά τηλεσκοπίων ακτίνων Χ μας προσφέρει επιπλέον μια πολύ καθαρή εικόνα των πληθυσμών πηγών ακτίνων Χ σε κοντινούς γαλαξίες. Αυτό μας επιτρέπει να μελετήσουμε για πρώτη φορά με λεπτομέρεια τους πληθυσμούς των διπλών συστημάτων ακτίνων Χ σε ένα μεγάλο αριθμό γαλαξιών στην τοπική περιοχή του Σύμπαντος και να εξάγουμε μια πιο καθαρή εικόνα των ιδιοτήτων τους καθώς και της εξάρτησής τους από την αστρογένεση και τις ιδιότητες του γαλαξία. Οι μελέτες αυτές συμπληρώνουν τις λεπτομερείς μελέτες συστημάτων που υπάρχουν στο δικό μας Γαλαξία, καθώς μας δίνουν τη δυνατότητα να μελετήσουμε τύπος συστημάτων τα οποία δεν υπάρχουν στο Γαλαξία μας.


Πρόσφατες ενδεικτικές δημοσιεύσεις:

  • "Discovery of X-ray pulsations in the Be/X-ray binary IGR J06074+2205", (Reig, P.; Zezas, A., 2018, A&A, 613, 52)
  • "Warped disks during type II outbursts in Be/X-ray binaries: evidence from optical polarimetry", (Reig, P.; Blinov, D., 2018, A&A, 619, 19)
  • "NuSTAR rules out a cyclotron line in the accreting magnetar candidate 4U2206+54" (Torrejón, J. M.; Reig, P.; Fürst, F. et al. 2018, MNRAS, 479, 3366)
  • "Correlation of time lag and photon index in GX 339-4" (Kylafis, N. D., Reig, P., 2018, A&A, 614, 5)
  • "Inclination effects on the X-ray emission of Galactic black-hole binaries" (Reig, P. ; Kylafis, N. D. 2019, A&A, 625, 90)