Aperçus sur GRS 1915+105 : Un aperçu des binaires X-rayons

GRS 1915+105 est un système d'étoiles binaires avec un trou noir qui intrigue les scientifiques depuis sa découverte en 1992. Il a une étoile donneuse de type Spectral K-M et un trou noir qui pèse environ 12,4 fois plus que notre Soleil. Le système est à environ 8,6 kiloparsecs de la Terre et a des caractéristiques uniques, y compris des jets inclinés. Il est célèbre pour ses divers comportements en Rayons X et a été classé en 14 classes distinctes de rayons X. Cette classification est basée sur la luminosité des rayons X, les différences de couleur et d'autres facteurs.

Au fil des ans, GRS 1915+105 a surtout été observé dans des états lumineux, connus sous le nom d'état soft élevé et d'état intermédiaire dur élevé. Cependant, depuis 2018, la luminosité de cette source diminue progressivement.

#Comprendre les binaires X

Les systèmes binaires X comme GRS 1915+105 sont connus pour leurs niveaux de luminosité qui changent rapidement. Les scientifiques utilisent souvent l'analyse de Fourier pour étudier ces changements rapides. Cette technique leur permet de créer des spectres de densité de puissance (PDS), révélant différents motifs dans les signaux X. Ces motifs incluent du bruit et des pics plus organisés appelés oscillations quasi-périodiques (QPOs). Les fréquences de ces QPOs vont de quelques millihertz jusqu'à environ 70 Hz.

Les QPOs peuvent être classés en haute fréquence (HFQPOs) et basse fréquence (LFQPOs). Les HFQPOs ont généralement des fréquences d'environ 60 Hz ou plus, tandis que les LFQPOs ont des fréquences d'environ 30 Hz ou moins. Les LFQPOs peuvent être divisés en types A, B et C, selon leurs propriétés spécifiques.

#Observations de GRS 1915+105

Cette étude se concentre sur l'analyse des données d'AstroSat et de NICER, qui ont observé GRS 1915+105 simultanément en 2017. Ces observations visaient à mieux comprendre les caractéristiques spectrales et temporelles de la source. La source a montré deux niveaux de luminosité distincts durant ces observations, que l'on appelle niveaux de flux élevés et bas. Les scientifiques ont ajusté les spectres d'énergie obtenus à partir de ces observations selon un modèle, trouvant que les spectres pouvaient être décrits par la comptonisation thermique des photons du disque.

Les spectres de densité de puissance des deux instruments ont montré une caractéristique significative autour de 2 Hz, qui ne pouvait pas être expliquée uniquement par des changements dans les paramètres spectraux coronaux. Au lieu de cela, un modèle plus complexe a suggéré que les variations des taux de chauffage coronaux affectaient la température du disque et le rayon interne, entraînant les changements observés.

#Importance des observations simultanées

Les données simultanées d'AstroSat et de NICER se sont révélées cruciales pour comprendre le comportement de GRS 1915+105. Ces instruments couvrent une gamme d'énergie plus large, permettant aux scientifiques d'obtenir des informations plus profondes sur l'émission et la variabilité de la source. Les capacités de haute résolution des instruments NICER et LAXPC ont aidé à observer des changements rapides dans les émissions X.

#Analyse spectrale

L'étude a inclus une analyse détaillée des caractéristiques spectrales de GRS 1915+105 en utilisant les données collectées. Les spectres ont été ajustés en utilisant des modèles incluant des composants comme les émissions du disque et la comptonisation thermique. Le processus d'ajustement a révélé des résultats cohérents entre les différents instruments, soutenant l'idée que divers paramètres spectraux sont interconnectés pour expliquer le comportement de la source.

L'analyse a également examiné comment le disque d'Accrétion du trou noir génère des rayons X, montrant un motif de comportement où les changements d'état du dur au soft étaient représentés graphiquement. La trajectoire de cette transition a été décrite dans ce qu'on appelle le diagramme dureté-intensité (HID). Une observation notable était que la fréquence des LFQPOs augmentait lorsque la source passait d'états plus durs à plus doux.

#Analyse temporelle

Pour étudier les propriétés temporelles de GRS 1915+105, les scientifiques ont calculé les spectres de densité de puissance à partir des données LAXPC et NICER. Cette analyse a aidé à identifier des caractéristiques temporelles distinctes liées à différents niveaux de flux. Les résultats ont montré une large caractéristique à 2 Hz qui se démarquait par rapport à d'autres caractéristiques dans les données.

L'analyse temporelle a également examiné comment les émissions en rayons X variaient avec l'énergie, se concentrant spécifiquement sur les comportements de racine carrée moyenne fractionnaire (fRMS) et de retard temporel. Ici, les scientifiques ont trouvé que le fRMS augmentait avec une énergie plus élevée, suggérant que la variabilité était dominée par des composants spécifiques du système.

#Caractéristiques dépendantes de l'énergie

Comprendre les caractéristiques dépendantes de l'énergie de GRS 1915+105 a impliqué d'examiner comment les caractéristiques temporelles et spectrales changeaient avec les niveaux d'énergie. Les scientifiques ont comparé le comportement de la source à différentes bandes d'énergie pour voir comment elles s'influençaient mutuellement. Ils ont noté que les retards temporels entre les émissions d'énergie pouvaient aider à clarifier la structure et la dynamique du disque d'accrétion entourant le trou noir.

Les hypothèses initiales ont suggéré que les variations des paramètres coronaux à elles seules ne pouvaient pas expliquer de manière adéquate les comportements observés. Les modèles ultérieurs qui incorporaient des changements dans la température et le rayon du disque interne, ainsi que les taux de chauffage coronaux, ont montré des améliorations dans l'ajustement des données observées. Cela indique une interaction bien plus complexe entre les différents composants de GRS 1915+105.

#Conclusion

En résumé, l'étude de GRS 1915+105 utilisant des observations simultanées d'AstroSat et de NICER a fourni des informations précieuses sur les caractéristiques spectrales et temporelles de ce fascinant système binaire de trous noirs. En analysant les données provenant de différents instruments, les scientifiques ont pu mieux comprendre les interactions entre le trou noir, son disque d'accrétion et l'environnement environnant.

Les découvertes ont souligné la nécessité de recherches continues pour affiner davantage ces modèles. Les études futures, avec des observations simultanées plus longues, pourraient donner des mesures encore plus précises et une compréhension plus profonde des mécanismes à l'œuvre dans les systèmes de trous noirs. L'amélioration des paramètres des modèles et l'inclusion de composants de réflexion peuvent enrichir les études futures, ouvrant la voie à des découvertes passionnantes en astrophysique.