مقدمة

هناك ارتباط واضح لكنه غير مفهوم جيدًا بين تدفق المادة الملتحمة إلى الداخل وتدفق النفاثة إلى الخارج في الأجرام المدمجة الملتحمة. توفر الأنظمة الثنائية منخفضة الكتلة لأشعة إكس (LMXBs) مختبرات ممتازة لدراسة هذه العلاقة، إذ تتطور عبر أنماط التحام مميزة خلال أسابيع أو أشهر، مما يتيح لنا دراسة جميع حالات التحام المادة في نفس الجرم خلال أزمنة بشرية. ترتبط الانتقالات بين الحالات المعيارية (انظر للمراجعة الكاملة) بتغيرات جذرية في بنية وقوة النفاثات الخارجة . في الحالة الطيفية الصلبة، تُرصد نفاثة مدمجة ويوجد علاقة تناسبية بين تدفق الراديو ولمعان أشعة إكس، والتي يمكن تعميمها على نوى المجرات النشطة (AGN) بإضافة عامل الكتلة . لذا، فإن دراسة اقتران التدفق الداخل والخارج في هذه الأجرام يمنحنا فهماً لكيفية انطلاق النفاثات في الأنظمة الملتحمة على جميع المقاييس الفيزيائية.

بينما تقضي الأنظمة الثنائية المؤقتة المحتوية على ثقوب سوداء معظم حياتها في حالة خمود منخفضة اللمعان، إلا أنها تمر أحيانًا بمرحلة انفجار يرتفع فيها كل من لمعان الراديو وأشعة إكس بشكل كبير. في بداية ونهاية مثل هذا الانفجار، تُرصد هذه الأنظمة في الحالة الصلبة. خلال هذه الحالة، يهيمن على طيف أشعة إكس مكون قانون القوة العريض مع مكون الجسم الأسود الضعيف. في التصور التقليدي، يُعتقد أن المكون الضعيف للجسم الأسود ينشأ من قرص ملتحم مقطوع، بينما ينشأ قانون القوة من تدفق ملتحم سميك هندسيًا ورقيق بصريًا وغير فعال إشعاعيًا في المناطق المركزية. وترتبط هذه الحالة أيضًا بنفاثة مدمجة مستقرة وجزئيًا ذات امتصاص ذاتي ذات طيف مسطح أو مقلوب يُعتقد أنها تحمل جزءًا متزايدًا من طاقة التحام المادة مع انخفاض معدل التحام المادة .

خلال انفجار نموذجي، يبدأ النظام في الحالة الصلبة، ومع ازدياد لمعانه، ينتقل عبر الحالة المتوسطة الصلبة (HIMS) والحالة المتوسطة اللينة (SIMS)، قبل أن يدخل الحالة اللينة. خلال هذا الانتقال، يتطور انبعاث النفاثة إلى عقد منفصلة ومضيئة وتُخمد النفاثة المدمجة بما لا يقل عن 2.5 رتبة مقدار . في الحالة اللينة الكاملة، تُشع معظم طاقة التحام المادة بكفاءة بواسطة القرص الملتحم ويهيمن على طيف أشعة إكس إشعاع حراري لين من قرص ملتحم رقيق هندسيًا وسميك بصريًا يمتد حتى المدار الدائري المستقر الأدنى (ISCO) للثقب الأسود .

في نهاية الانفجار، ينخفض لمعان أشعة إكس بشكل كبير ويعود المصدر عبر الحالات المتوسطة إلى الحالة الصلبة. خلال هذا الانتقال، يُعاد تأسيس النفاثة المدمجة تدريجيًا، حيث تظهر أولاً في نطاق الراديو ثم في نطاق الأشعة تحت الحمراء/البصرية . قد يكون تعافي النفاثة التدريجي ناتجًا عن تطور قدرة النفاثة خلال الانفجار، كما يظهر من حركة نقطة انكسار طيف النفاثة، \(\nu_{\rm b}\) ، وهي الانتقال بين الانبعاث السنكروتروني السميك والرقيق بصريًا.

بينما لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت النفاثات تتكون من أزواج إلكترون/بوزيترون أو مزيج إلكترون/بروتون ، إلا أنه من الواضح أن الإلكترونات مسؤولة عن معظم الإشعاع المرصود للنفاثة عبر عمليات السنكروترون أو كومبتون العكسي. يمتد الطيف الراديوي المسطح أو المقلوب (أي \(\alpha \gtrsim 0\) حيث \(S_{\nu} \propto \nu^{\alpha}\)؛ )، والذي يُفسر بانبعاث سنكروتروني ذاتي الامتصاص جزئيًا من تجمعات إلكترونية على مسافات مختلفة على طول النفاثة، حتى تردد تصبح فيه النفاثة غير ذاتية الامتصاص. عند هذا التردد، ينكسر طيف النفاثة السنكروتروني السميك بصريًا إلى طيف رقيق بصريًا، حيث \(\alpha \approx -0.6\) .

يمثل هذا الانكسار الطيفي المنطقة الأكثر تراصًا في النفاثة حيث تتسارع الإلكترونات أولاً من توزيع حراري إلى توزيع قانون قوة ، ربما عبر تسريع صدمات انتشاري رغم أن الآلية الدقيقة لا تزال غير معروفة. يُرصد عادة عند ترددات جيجاهرتز في نوى المجرات النشطة وفي نطاق الأشعة تحت الحمراء في أنظمة LMXB في الحالة الصلبة ، ويرتبط تردد الانكسار بمسافة الإزاحة عن الثقب الأسود المركزي حيث يحدث التسريع، وقد وُجد أنه يقع في النطاق \(10 - 1000\, r_{\rm g}\) (حيث \(r_{\rm g}\) هو نصف القطر الثقالي \(GM/c^2\)، مع \(G\) ثابت الجاذبية، \(M\) كتلة الثقب الأسود و\(c\) سرعة الضوء) من الثقب الأسود المركزي في الحالات الصلبة الأكثر لمعانًا .

تتنبأ نظرية النفاثة القياسية، في جميع النفاثات المستقرة من LMXB أو AGN، بوجود علاقة ارتباط إيجابية بين \(\nu_{\rm b}\) ولمعان المصدر، إذا كان الانكسار مرتبطًا بنفس المقياس (أي المسافة الطبيعية إلى \(r_{\rm g}\)) للنفاثة في جميع الأوقات . بافتراض أن جزءًا ثابتًا من طاقة التحام المادة يُوجه إلى النفاثات ، يُتوقع أن يتناسب تردد الانكسار الطيفي مع معدل التحام المادة \(\dot{m}\) كالتالي: \(\nu_{\rm b} \propto \dot{m}^{2/3}\). في الحالة الصلبة غير الفعالة إشعاعيًا يكون لمعان أشعة إكس \(L_{\rm X} \propto \dot{m}^2\)، مما يؤدي إلى علاقة \(\nu_{\rm b} \propto L_{\rm X}^{1/3}\) (انظر القسم 3.2 للمراجعة الكاملة).

أظهرت مشاهدات حديثة أن نقطة انكسار طيف النفاثة تتحرك نحو ترددات أقل خلال الانفجار ، حيث يُفسر خمود انبعاث الراديو بأن نقطة الانكسار الطيفي تمر عبر نطاق الراديو من ترددات أعلى إلى أقل قبل أن تعود في الانتقال العكسي.

عند ترددات أعلى (فوق \(\nu_{\rm b}\)) يمكن أن يحدث انكسار إضافي في طيف النفاثة (إلى ميل أكثر انحدارًا بمقدار \(\Delta \alpha=0.5\)) بسبب فقدان الإلكترونات الأعلى طاقة جزءًا كبيرًا من طاقتها عبر الإشعاع خلال أزمنة أقصر من الزمن الديناميكي للمصدر . وقد اقتُرح أن هذا الانكسار التبريدي (\(\nu_{\rm c}\)؛ الذي لوحظ تطوره مع الزمن من نطاق أشعة إكس إلى النطاق البصري في انفجارات أشعة غاما ) ينتقل من طاقات فوق بنفسجية خلال حالات التحام منخفضة في LMXBs إلى طاقات أشعة إكس عند حالات التحام مرتفعة . ومع ذلك، قد يعتمد تطور \(\nu_{\rm c}\) أيضًا على عوامل أخرى مثل شدة المجال المغناطيسي .

في هذا البحث نقدم نتائج حملة رصد شبه متزامنة في الراديو، وتحت المليمتر، والأشعة تحت الحمراء، والبصرية، وفوق البنفسجية، وأشعة إكس لمصدر MAXI J1836-194 خلال انفجاره عام 2011. اكتُشف المصدر في حالة انفجار يوم 30 أغسطس 2011 بواسطة MAXI/GSC على متن محطة الفضاء الدولية ، وصُنّف كمرشح لاحتواء ثقب أسود مع دوران \(a = 0.88\pm0.03\) . المصدر منخفض الميل (بين \(4^{\circ}\) و\(15^{\circ}\)، انظر الورقة المصاحبة TDR13) وانتقل من الحالة الصلبة إلى الحالة المتوسطة الصلبة يوم 11 سبتمبر 2011 . وبدلاً من الانتقال إلى الحالة اللينة الكاملة، بلغ أقصى حالة طيفية لينة يوم 16 سبتمبر 2011 حيث "فشل" الانفجار ؛ ثم عاد المصدر إلى الحالة الصلبة يوم 28 سبتمبر 2011 قبل أن يخفت نحو الخمود . قدمت (DMR13) تطور طيف النفاثة المدمجة من الراديو، والأشعة تحت الحمراء، والبصرية، وفوق البنفسجية خلال الانفجار. هنا، ندرج مشاهدات أشعة إكس ونقوم بنمذجة الطيف العريض الكامل، مع تفصيل التغيرات في تدفق المادة الملتحمة التي قد تقود تطور النفاثة المدمجة.

في القسم 2 نصف جمع البيانات ومعالجتها. ونفصل النموذج الطيفي المستخدم في القسم 3. في القسم 4 نعرض أفضل النماذج لجميع تواريخ الرصد ونفصل تطور معلمات المصدر خلال الانفجار والانخفاض حتى لمعان أشعة إكس أقل بمرتبة مقدار من الذروة. في القسم 5 نناقش تطور تدفق المادة الملتحمة والتغيرات المصاحبة في النفاثة خلال الانفجار. كما نقارن مشاهداتنا بالعلاقات المتوقعة ونقدر المسافة إلى المصدر. ويُعرض ملخص النتائج في القسم 6.