Квазіперіодична осциляція () — тип змінності рентгенівського випромінювання від астрономічного об'єктаGravitational vortex provides new way to study matter close to a black hole published by «XMM-Newton» on 12 July 2016, коли під час аналізу Фур'є рентгенівського випромінювання спостерігають певні діапазони частот із підвищеною інтенсивністю, зазвичай на частотах від кількох герців до кілогерців. Квазіперіодичні осциляції виникає, коли рентгенівські промені випромінюються поблизу внутрішнього краю акреційного диска, у якому газ, обертаючись, падає на компактний об'єкт, такий як білий карлик, нейтронна зоря або чорна діра.

Історія

Квазіперіодичні осциляції спершу виявили в системах із білими карликами, а згодом — у системах із нейтронними зорями. Типові частоти таких квазіперіодичних осциляцій лежать у межах приблизно від 1 до 60 Гц.

Спостереження, розпочаті 1996 року за допомогою , дали змогу виявляти швидшу змінність. З'ясувалося, що нейтронні зорі та чорні діри випромінюють рентгенівські промені з квазіперіодичними осциляціями на частотах до приблизно 1000 Гц. Часто спостерігали «подвійні піки» квазіперіодичних осциляцій, коли дві осциляції з близькою потужністю мають великі амплітуди.

Методика спостережень

Квазіперіодичні осциляції виявляють за допомогою побудови спектра потужності для часового ряду рентгенівського випромінювання. Від випадкових флуктуацій сигналу очікують постійний рівень білого шуму. Системи з квазіперіодичними осциляціями часто демонструють також неперіодичний шум, який у спектрі потужності має вигляд неперервної кривої. Періодична пульсація проявляється у спектрі потужності як пік на одній частоті (за достатньо тривалого спостереження — дельта-функція Дірака). Натомість квазіперіодична осциляція виглядає як ширший пік, іноді з формою лоренцівського розподілу.

Часто спектри потужності обчислюють для кількох часових інтервалів, а потім підсумовують їх, щоб досягти статистично значущого виявлення квазіперіодичних осциляцій.

Фізичні механізми Більшість гіпотез пояснюють ці осциляції наявністю привілейованої орбіти в акреційному диску, але не виключено, що це коливання самого диска.

Часто припускають, що квазіперіодичні осциляції пов'язані з найменшою можливою орбітою навколо компактного об’єкта, і використовують їх, щоб обмежити масу чорних дір. Один зі сценаріїв пояснює спостережувані квазіперіодичні осциляції «згустками» газу, що обертаються навколо швидко обертової, слабо намагніченої нейтронної зорі. Кожного разу, коли такий згусток наближається до магнітного полюса, акреція посилюється і інтенсивність рентгенівського випромінювання зростає. Водночас маса згустка зменшується, тому коливання поступово затухає.

Також квазіперіодичні осциляції можуть виникати внаслідок ефекту Лензе — Тіррінга, якщо осі обертання акреційного диска й компактної нейтронної зорі відхиляються щонайменше на 15° одна від одної. У такому разі прецесія акреційного диска має спричиняти модуляцію рентгенівського випромінювання з періодом прецесії. Це справді спостерігають у деяких затемнюваних рентгенівських подвійних системах малої маси.

Крім того, квазіперіодичні осциляції можуть бути наслідком несиметричної форми акреційного диска, що зумовлює його коливання. Подібне явище відоме як осциляції карликових нових або у катаклізмічних змінних. Якщо виникає невелике відхилення від осьової симетрії й воно перебуває в резонансі з орбітальним періодом подвійної системи, асиметрія посилюється й може призводити до квазіперіодичних змін інтенсивності.

Примітки