تمّ القبول في 15 يوليو 2019. تمّ الاستلام في 8 يوليو 2019؛ النسخة الأصليّة في 27 نوفمبر 2018
يُعدّ IGR J17062–6143 ثنائيّ أشعّة سينيّة فائق القِصَر (UCXB) بفترةٍ مداريّة قدرها 37.96 دقيقة. يستضيف هذا النظام نابضًا سينيًّا مِليّ الثانية بتردّد 163 هرتز، ويُواصِل تراكمَ المادة من نجمِه المرافق منذ عام 2006. إن تحديد تركيب المادة المتساقطة في الأنظمة فائقة القِصَر مهمٌّ للغاية لدراسات تطوّر الثنائيات والاحتراق النوويّ الحراريّ على أسطح النجوم النيوترونية. نعرض هنا دراسةً متعدِّدة الأطوال الموجية لـ IGR J17062–6143 تهدف إلى تحديد الخصائص التفصيلية لقرص التراكم والنجم المرافق. يتوافق التوزيع الطيفي للطاقة (SED) من فوق البنفسجي إلى تحت الأحمر القريب، والمأخوذ في أزمنةٍ عدّة، مع قرص تراكم حيث \(F_{\nu}\propto\nu^{1/3}\). أتاحت لنا نمذجة SED لقرص التراكم تقدير نصف قطر القرص الخارجي \(R_{\mathrm{out}}=2.2^{+0.9}_{-0.4} \times 10^{10}\) سم ومُعدَّل نقل الكتلة \(\dot{m}=1.8^{+1.8}_{-0.5}\times10^{-10}\,\mathrm{M_\odot\,yr^{-1}}\). وبالمقارنة مع مُعدَّل تراكم الكتلة المستنتَج من انبعاث الأشعة السينية، تُشير النتائج إلى أنّ \(\gtrsim 90\%\) من الكتلة المنقولة تُفقَد من النظام. علاوةً على ذلك، تُظهر نمذجة SED أنّ المكوِّن الحراري المرصود في طيف الأشعّة السينية غيرُ مُرجَّح أن يكون من القرص، بل هو أدلّ على انبعاثٍ من سطح النجم النيوتروني. يكشف طيفُنا البصري منخفض الدقّة عن استمراريةٍ زرقاء دون خطوط انبعاث، أي دون وجود سِمات للهيدروجين أو الهيليوم. واستنادًا إلى البيانات الحاليّة، لا نستطيع حسم طبيعة النجم المرافق، لكننا نقدِّم توصياتٍ لدراساتٍ مستقبلية يمكن أن تُميِّز بين السيناريوهات التطورية المختلفة لهذا النظام السيني. أخيرًا، نُظهر كيف يمكن استخدام الرصودات متعدِّدة الأطوال الموجية بفعالية لاكتشاف مزيدٍ من الأنظمة فائقة القِصَر بين الأنظمة السينية منخفضة الكتلة.
تراكم: أقراص التراكم – نجوم: نيوترونية – أشعة سينيّة: ثنائيات – أشعة سينيّة: IGR J17062–6143
يُعدّ IGR J17062–6143 مصدرًا خافتًا للأشعّة السينيّة اكتشفه القمرُ الصناعي Integral عام 2006. ولم يُعرَف أنّه نجمٌ نيوترونيّ متراكم (NS) في نظامٍ ثنائيّ أشعّة سينيّة منخفض الكتلة (LMXB) إلا بعد سنوات، عندما رُصِد انفجارٌ حراريّ نوويّ باستخدام Swift عام 2012 . منذ اكتشافه، يبدو أنّ المصدر يُواصِل التراكم باستمرار عند لمعان منخفض يبلغ نحو \(\sim 10^{-3}\,L_{\rm Edd}\) ، وقد رُصِد انفجاران حراريّان نوويّان طويلَا الأمد وشديدَا الطاقة .
أظهر تحليلٌ مفصّل لطيف الأشعّة السينيّة لـ IGR J17062–6143 وجودَ خطِّ انبعاث عريض للحديد Fe–K بالقرب من \(\simeq 6.5\) keV. وعند نمذجة هذه السِّمة على أنّها أشعّةٌ سينيّة منعكسة من قرص التراكم ، يتبيّن أنّ الحافة الداخليّة للقرص مقطوعةٌ عند \(R_{\mathrm{in}} \gtrsim 225\) كم (\(\gtrsim 100\,R_g\)) عن النجم النيوتروني . وهذا يتناقض مع الأنظمة السينيّة ذات مُعدَّلات التراكم الأعلى، حيث يكون القرص الداخلي أقرب إلى الجسم المضغوط بعاملٍ يصل إلى \(\gtrsim 5\) . قد يكون هذا القطعُ نتيجةً مباشرة لانخفاض مُعدَّل التراكم، مثل تشكُّل تدفّق تراكم عديم الكفاءة إشعاعيًا. وبدلًا من ذلك، قد يدفع المجالُ المغناطيسي للنجم النيوتروني قرصَ التراكم إلى الخارج . وعند مُعدَّل التراكم المنخفض المستنتَج لـ IGR J17062–6143، يتطلّب ذلك شِدّة مجالٍ مغناطيسي \(B \gtrsim (2.5 \pm 2.1)\times 10^8\) غاوس .
كشفت ملاحظةٌ أرشيفيّة وحيدة مدّتُها 1.2 كيلو ثانية باستخدام RXTE عن نبضاتٍ سينيّة متماسكة بتردّد 163.65 هرتز ، ممّا يُشير إلى أنّ IGR J17062–6143 نابضٌ سينيّ مِليّ الثانية متراكم (AMXP). تُعدّ هذه فئةً فرعيّة من الأنظمة السينيّة منخفضة الكتلة حيث يستطيع النجمُ النيوتروني توجيه البلازما من قرص التراكم على طول خطوط مجاله المغناطيسي نحو أقطابه . وقد ثُبِّت وجود النبضات السينيّة ببياناتٍ جديدة من NICER، وتُشير إلى أنّ شِدّة المجال المغناطيسي للنجم النيوتروني \(B \leq 3.8 \times 10^8\) غاوس . وهذا شبيهٌ بما هو معروف في أنظمة AMXP الأخرى ، ومتوافقٌ مع قياس نصف قطر القرص الداخلي من نمذجة الانعكاس السيني .
أتاح توقيتُ النبضات السينيّة قياسَ فترةٍ مداريّة قدرُها 37.96 دقيقة . وتُسمّى الأنظمةُ السينيّة ذات الفترات المدارية القصيرة كهذه بالأنظمة السينيّة فائقة القِصَر (UCXBs)، ولا يمكن أن تحتوي إلا على نجومٍ مرافقين فقيرةِ الهيدروجين . واستنادًا إلى مُعدَّل التراكم المنخفض المستمرّ، وهو ما يسهل تحقّقه إذا كان قرصُ التراكم صغيرًا ، وإلى زيادة وفرة الأكسجين المستنتَجة من نمذجة الطيف السيني عالي الدقّة، افترضت دراساتٌ سابقة أنّ IGR J17062–6143 قد يكون نظامًا فائق القِصَر . وتُعدّ الأنظمة فائقة القِصَر فئةً فرعيّة مثيرةً للاهتمام من الأنظمة السينيّة منخفضة الكتلة، ومن المتوقّع أن تكون أهدافًا واعدة لتجارب قياس التداخل لموجات الجاذبية مستقبلًا . علاوةً على ذلك، تُشكّل هذه الأنظمة مختبراتٍ لدراسة نواتج الاحتراق النووي النجمي ، ونماذج تطوّر الثنائيات ، بالإضافة إلى نماذج الاحتراق النوويّ الحراريّ على أسطح النجوم النيوترونية .
في هذا العمل، نقدِّم دراسةً متعدِّدة الأطوال الموجية لـ IGR J17062–6143. في القسم 2، نستعرض الرصودات من الأشعة السينيّة إلى تحت الحمراء القريبة. في القسم 3، نبني التوزيع الطيفي للطاقة (SED) ونقدِّم طيفَنا البصري الذي نستخدمه لتقييد خصائص قرص التراكم والنجم المرافق. وفي القسم 4، نناقش الآثارَ المُترتِّبة على التاريخ التطوّري لـ IGR J17062–6143 ونماذج الاحتراق النوويّ الحراريّ، ونوضّح أنّ الحملات الرصديّة متعدِّدة الأطوال الموجية يمكن استخدامها بفعالية لاكتشاف مُرشَّحين جدد للأنظمة فائقة القِصَر بين الأنظمة السينيّة منخفضة الكتلة.