Misi XRISM menyelidiki secara mendalam sistem bintang ‘tersembunyi’

Observatorium XRISM (Misi Pencitraan dan Spektroskopi Sinar-X) yang dipimpin Jepang telah menangkap potret paling detail dari gas yang mengalir di dalam Cygnus X-3, salah satu sumber sinar-X yang paling banyak dipelajari di langit.

Cygnus X-3 adalah biner yang menggabungkan jenis bintang bermassa tinggi yang langka dengan pendamping kompak, kemungkinan besar adalah lubang hitam.

“Sifat bintang masif adalah salah satu faktor yang membuat Cygnus X-3 begitu menarik,” kata Ralf Ballhausen, rekan pascadoktoral di Universitas Maryland, College Park, dan di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland.

“Ini adalah bintang Wolf-Rayet, jenis yang telah berevolusi ke titik di mana aliran kuat yang disebut angin bintang menarik gas dari permukaan bintang dan mendorongnya keluar. Benda padat tersebut menyapu dan memanaskan sebagian gas tersebut, yang menyebabkannya menjadi lebih panas. memancarkan sinar-X.”

Sebuah makalah yang menjelaskan temuan tersebut, dipimpin oleh Ballhausen, akan muncul di edisi mendatang Majalah Astrofisika dan saat ini memang demikian tersedia di dalamnya arXiv server pracetak.

“Untuk XRISM, Cygnus “Sumber yang tidak biasa ini telah dipelajari oleh setiap satelit sinar-X yang pernah diterbangkan, jadi pengamatan terhadap sumber ini merupakan suatu ritus peralihan untuk misi sinar-X yang baru.”

XRISM (diucapkan “crism”) dipimpin oleh JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) bekerja sama dengan NASA, bersama dengan kontribusi dari ESA (European Space Agency). NASA dan JAXA mengembangkan instrumen spektrometer mikrokalorimeter misi tersebut, yang disebut Resolve.

Dengan mengamati Cygnus X-3 selama 18 jam pada akhir Maret, Resolve memperoleh spektrum resolusi tinggi yang memungkinkan para astronom untuk lebih memahami dinamika kompleks gas yang beroperasi di sana. Ini termasuk gas keluar yang dihasilkan oleh bintang masif dan panas, interaksinya dengan bintang kompaknya, dan wilayah turbulen yang mungkin mewakili gelombang yang dihasilkan oleh bintang pendampingnya saat mengorbit melalui gas keluar.

Di Cygnus X-3, jarak bintang dan objek kompak sangat dekat sehingga mereka menyelesaikan satu orbit hanya dalam 4,8 jam. Biner tersebut diyakini berjarak sekitar 32.000 tahun cahaya, menuju konstelasi utara Cygnus.

Sementara awan debu tebal di bidang pusat galaksi kita mengaburkannya cahaya tampak Dimulai dengan Cygnus X-3, biner telah dipelajari di radio, sinar inframerah dan sinar gamma, serta sinar-X.

Sistem ini terbenam dalam aliran gas bintang, yang diterangi dan diionisasi oleh sinar-X dari bintang kompaknya. Gas tersebut memancarkan dan menyerap sinar-X, dan banyak puncak dan lembah yang menonjol dalam spektrum menggabungkan kedua aspek tersebut. Namun, upaya sederhana untuk memahami spektrum gagal karena beberapa karakteristiknya tampaknya berada pada tempat yang salah.

Hal ini karena pergerakan cepat gas menggeser fitur-fitur ini dari energi normal laboratorium akibat efek Doppler. Lembah serapan biasanya bergeser ke energi yang lebih tinggi, yang menunjukkan bahwa gas bergerak ke arah kita dengan kecepatan hingga 930.000 mph (1,5 juta kpj). Puncak emisi menurun pada energi yang lebih rendah, yang menunjukkan bahwa gas bergerak menjauhi kita dengan kecepatan yang lebih lambat.

Beberapa fitur spektral menunjukkan palung serapan yang jauh lebih kuat dibandingkan puncak emisi. Alasan ketidakseimbangan ini, tim menyimpulkan, adalah bahwa dinamika angin bintang memungkinkan gas yang bergerak menyerap energi sinar-X yang lebih luas yang dipancarkan oleh pendampingnya. Detail spektrum XRISM, khususnya pada energi lebih tinggi dan kaya fitur yang dihasilkan oleh atom besi terionisasi, memungkinkan para ilmuwan mengungkap efek ini.

“Kunci untuk memperoleh detail ini adalah kemampuan XRISM untuk memantau sistem pada berbagai orbit,” kata Brian Williams, ilmuwan proyek NASA untuk misi di Goddard. “Masih banyak lagi yang perlu dieksplorasi dalam spektrum ini, dan pada akhirnya kami berharap ini akan membantu kita menentukan apakah objek kompak Cygnus X-3 benar-benar sebuah lubang hitam.”

XRISM adalah misi kolaborasi antara JAXA dan NASA, dengan partisipasi dari ESA. Kontribusi NASA mencakup partisipasi ilmiah dari CSA (Badan Antariksa Kanada).