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Resolving SLX 1744-299 and SLX 1744-300 in the hard X-ray band: implications for their ultracompact nature

यह अध्ययन हार्ड एक्स-रे बैंड में गैलेक्टिक सेंटर पेयर SLX 1744-299 और SLX 1744-300 को स्थानिक रूप से विभेदित करने के लिए NuSTAR अवलोकनों का उपयोग करता है, जो उनके हार्ड-स्टेट गुणों और निम्न ल्यूमिनोसिटी को प्रकट करता है जो अल्ट्राकॉम्पैक्ट एक्स-रे बाइनरी रिजीम के अनुरूप कक्षीय अवधियों का सुझाव देते हैं, विशेष रूप से SLX 1744-299 के लिए।

मूल लेखक: Enzo A. Saavedra, Montserrat Armas Padilla, Teo Muñoz-Darias

प्रकाशित 2026-06-10

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CC BY 4.0

मूल लेखक: Enzo A. Saavedra, Montserrat Armas Padilla, Teo Muñoz-Darias

मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। ✨ नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

कल्पना कीजिए कि हमारी आकाशगंगा का केंद्र एक व्यस्त, भीड़भाड़ वाला ब्रह्मांडीय पड़ोस है। दशकों तक, खगोलविदों ने वहां एक विशिष्ट स्थान को देखा और उन्हें लगा कि वह एक एकल, मंद तारा प्रणाली है। लेकिन वास्तव में, वे दो अलग-अलग प्रणालियाँ थीं, SLX 1744−299 और SLX 1744−300, जो आकाश में एक-दूसरे के इतने करीब खड़ी थीं (एक हाथ की दूरी पर रखे मानव बाल की चौड़ाई के बराबर) कि पुराने टेलीस्कोप उन्हें अलग नहीं कर सके। वे एक ही स्थान पर टिमटिमाते हुए दो जुगनुओं की तरह थे, जो एक धुंधली चमक में मिल गए थे।

यह नया अध्ययन एक शक्तिशाली अंतरिक्ष टेलीस्कोप NuSTAR का उपयोग करता है, जो "हार्ड" एक्स-रे (ऊर्जावान प्रकाश जो उन चीजों के माध्यम से गुजर सकता है जिनसे नरम एक्स-रे नहीं गुजर पाते) के लिए एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन कैमरे की तरह कार्य करता है। पहली बार, NuSTAR इन दो जुगनुओं को अलग करने और व्यक्तिगत रूप से देखने में सक्षम था।

यहाँ खगोलविदों द्वारा की गई खोज का सरल विवरण दिया गया है:

1. "हार्ड" अवस्था: एक ब्रह्मांडीय भट्टी

दोनों प्रणालियाँ लो-मास एक्स-रे बाइनरी (LMXBs) हैं। इन्हें एक ब्रह्मांडीय नृत्य के रूप में समझें जहाँ एक छोटा, सघन तारा (न्यूट्रॉन स्टार) एक छोटे, हल्के साथी तारे से गैस चुरा रहा है। जैसे-जैसे यह गैस नीचे की ओर घूमती है, यह गर्म होती है और एक्स-रे में चमकने लगती है।

अध्ययन में पाया गया कि दोनों प्रणालियाँ उस अवस्था में थीं जिसे खगोलविद "हार्ड स्टेट" कहते हैं।

उपमा: एक कैंपफायर (अलाव) की कल्पना करें। "सॉफ्ट" अवस्था में, आग एक कोमल, गर्म, नारंगी चमक (मुख्य रूप से कम ऊर्जा वाले प्रकाश) की तरह होती है। "हार्ड" अवस्था में, आग तीव्र, नीली-सफेद गर्मी और चिंगारियों के साथ गर्जना करती है (उच्च-ऊर्जा एक्स-रे)।
निष्कर्ष: दोनों प्रणालियाँ इस उच्च-ऊर्जा वाली "हार्ड" रोशनी के साथ गर्जना कर रही थीं। डेटा ने दिखाया कि वे एक स्थिर, तीव्र गति से गैस खाते हुए न्यूट्रॉन स्टार के अनुरूप ऊर्जा पैदा कर रही थीं।

2. दो अलग व्यक्तित्व

भले ही वे पड़ोसी हैं और समान दिखते हैं, लेकिन अवलोकन के दौरान दोनों प्रणालियों का व्यवहार बहुत अलग था:

SLX 1744−299 (मिटता हुआ तारा): यह प्रणाली अवलोकन के दौरान धीरे-धीरे धुंधली हो रही थी।
- उपमा: एक मोमबत्ती की कल्पना करें जो धीरे-धीरे खत्म हो रही है। जैसे-जैसे ईंधन (गैस) की आपूर्ति कम होती है, लौ छोटी होती जाती है और प्रकाश का रंग बदल जाता है।
- विज्ञान: खगोलविदों ने देखा कि न्यूट्रॉन स्टार पर गिरने वाली गैस धीमी हो रही थी। जैसे-जैसे "ईंधन" कम हुआ, आग अधिक गर्म और कठोर होती गई, लेकिन प्रकाश की कुल मात्रा गिर गई। यह बताता है कि तारा खाने के लिए गैस खत्म कर रहा है।
SLX 1744−300 (स्थिर भक्षक जिसमें डकारें आती हैं): यह प्रणाली चमक में स्थिर रही, लेकिन इसने कुछ आश्चर्यजनक किया: इसमें प्रकाश के दो अचानक, छोटे "विस्फोट" (bursts) देखे गए।
- उपमा: एक व्यक्ति की कल्पना करें जो एक स्थिर भोजन कर रहा है लेकिन अचानक दो त्वरित, तीव्र हिचकी या डकारें लेता है।
- विज्ञान: ये टाइप-I एक्स-रे बर्स्ट थे। ये तब होते हैं जब गैस (हाइड्रोजन और हीलियम का मिश्रण) न्यूट्रॉन स्टार की सतह पर जमा हो जाती है और अचानक एक परमाणु विस्फोट की तरह जल उठती है, जैसे कि एक छोटा, नियंत्रित सुपरनोवा। तथ्य यह है कि वे बहुत तेज़ी से (लगभग 30 सेकंड में से प्रत्येक) हुए, यह बताता है कि जलने वाला ईंधन हाइड्रोजन और हीलियम का मिश्रण है।

3. क्या वे "अल्ट्राकम्पैक्ट" हैं?

इस अध्ययन का एक प्रमुख लक्ष्य यह देखना था कि क्या ये प्रणालियाँ अल्ट्राकम्पैक्ट एक्स-रे बाइनरी (UCXBs) हैं।

परिभाषा: UCXBs वे प्रणालियाँ हैं जहाँ दो तारे एक-दूसरे के इतने करीब होते हैं कि वे 80 मिनट से कम समय में एक-दूसरे की परिक्रमा करते हैं। यह एक ऐसे नृत्य की तरह है जहाँ साथी इतनी तेज़ी से घूम रहे हैं कि वे लगभग छू रहे हैं।
सुराग: क्योंकि ये प्रणालियाँ इतनी धुंधली (कम चमक वाली) हैं, इसलिए उन्हें UCXBs होना चाहिए। यदि वे सामान्य, व्यापक प्रणालियाँ होतीं, तो वे स्थिर रहने के बजाय झिलमिलाती (ट्रांजिएंट) होतीं। इतनी कम चमक पर इनका स्थिर रूप से चमकना यह सुझाव देता कि उनका "डांस फ्लोर" (गैस डिस्क) छोटा और स्थिर है।
निर्णय:
- SLX 1744−299: इसके प्रमाण बहुत मजबूत हैं। इसकी कम चमक और इसके द्वारा पहले दिखाए गए बर्स्ट के प्रकार इसे एक बहुत ही संभावित अल्ट्राकम्पैक्ट प्रणाली (90 मिनट से कम की परिक्रमा) बनाते हैं।
- SLX 1744−300: यह संभव है कि यह अल्ट्राकम्पैक्ट हो, लेकिन साक्ष्य कमजोर हैं। यह एक थोड़ी बड़ी प्रणाली भी हो सकती है, या यह एक हो सकती है, लेकिन हम अभी 100% निश्चित नहीं हैं।

सारांश

यह पेपर एक भीड़ भरी सड़क के कोने को देखने के लिए अंततः हाई-टेक चश्मे पहनने जैसा है। हमें एहसास हुआ कि वहां दो अलग-अलग लोग थे, न कि एक।

एक व्यक्ति (SLX 1744−299) धीरे-धीरे मिट रहा है क्योंकि उनका ईंधन खत्म हो रहा है, और वे लगभग निश्चित रूप से एक बहुत ही घनिष्ठ, तेज़ घूमने वाली तारों की जोड़ी हैं।
दूसरा व्यक्ति (SLX 1744−300) स्थिर है लेकिन अचानक ऊर्जा के तीव्र विस्फोट करता है। वे भी एक घनिष्ठ जोड़ी हो सकते हैं, लेकिन निश्चित होने के लिए हमें अभी और सुरागों की आवश्यकता है।

यह अध्ययन पुष्टि करता है कि ये प्रणालियाँ हाइड्रोजन-रहित वातावरण में तारे गैस कैसे खाते हैं, इसे समझने के लिए अद्वितीय प्रयोगशालाएँ हैं, और यह हमें सबसे अच्छी झलक देता है कि वे "हार्ड" और ऊर्जावान होने पर कैसा व्यवहार करती हैं।

तकनीकी सारांश: हार्ड एक्स-रे बैंड में SLX 1744−299 और SLX 1744−300 का समाधान

समस्या और प्रेरणा
स्थिर, निम्न-दीप्तिमान (low-luminosity) लो-मास एक्स-रे बाइनरी (LMXBs) एक poorly understood भौतिकी शासन (regime) का प्रतिनिधित्व करते हैं। ये प्रणालियाँ अल्ट्राकॉम्पैक्ट एक्स-रे बाइनरी (UCXB) परिवार के संभावित सदस्यों के रूप में विशेष रुचि रखती हैं, जिनकी विशेषता कक्षीय अवधि ( $P_{\text{orb}}$ ) $\sim80$ मिनट से कम होना है। ऑप्टिकल काउंटरपार्ट्स के धुंधले या अनुपस्थित होने के कारण कक्षीय अवधियों को सीधे मापना कठिन होने के कारण, UCXBs की पहचान करना अवलोकन संबंधी चुनौती है। इसके लिए अक्सर अप्रत्यक्ष निदान, जैसे कि बर्स्ट गुण और निरंतर दीप्ति स्तरों की आवश्यकता होती है।

गैलेक्टिक सेंटर युग्म SLX 1744−299 और SLX 1744−300 एक विशिष्ट चुनौती प्रस्तुत करते हैं: वे केवल $\sim2.7$ आर्कमिनट की दूरी पर स्थित हैं। ऐतिहासिक रूप से, इस छोटे कोणीय पृथक्करण ने हार्ड एक्स-रे में उनके व्यक्तिगत योगदान को हल करने से रोका, जिससे उनकी परिवर्तनशीलता और स्पेक्ट्रल गुणों की व्याख्या संदिग्ध हो गई। जबकि पिछले अध्ययनों ने मध्यवर्ती-अवधि के बर्स्ट और निम्न दीप्ति के आधार पर SLX 1744−299 को एक UCXB उम्मीदवार के रूप में पहचाना था, SLX 1744−300 की प्रकृति काफी हद तक अनिश्चित रही।

कार्यप्रणाली
लेखकों ने इस क्षेत्र के एक आर्काइवल NuSTAR अवलोकन (ObsID 30401036002) का विश्लेषण किया, जो 29 जुलाई, 2018 को किया गया था। इस अवलोकन ने NuSTAR की विस्तृत ऊर्जा कवरेज (3–78 keV) और श्रेष्ठ स्थानिक रिज़ॉल्यूशन का उपयोग करते हुए, पहली बार 10 keV से ऊपर दोनों स्रोतों को स्थानिक रूप से हल करने का एक अनूठा अवसर प्रदान किया।

डेटा रिडक्शन: डेटा को NuSTARDAS और HEASOFT v6.34 का उपयोग करके संसाधित किया गया। स्रोत घटनाओं (events) को 50-आर्कसेकंड त्रिज्या वाले क्षेत्रों से निकाला गया, जबकि बैकग्राउंड घटनाओं को उसी चिप पर स्रोत-मुक्त क्षेत्रों से लिया गया। किंग प्रोफाइल (King profile) का उपयोग करके किए गए संख्यात्मक सिमुलेशन ने पुष्टि की कि दोनों स्रोतों के बीच क्रॉस-कंटैमिनेशन नगण्य ( $<1\%$ ) था।
टेम्पोरल विश्लेषण: पल्सेशन की खोज करने और 0.1–64 Hz रेंज में भिन्नात्मक रूट-मीन-स्क्वायर (rms) परिवर्तनशीलता की गणना करने के लिए पावर डेंसिटी स्पेक्ट्रा (PDS) तैयार किए गए।
स्पेक्ट्रल विश्लेषण: समय-औसत और समय-विभेदित स्पेक्ट्रा को xspec का उपयोग करके फिट किया गया। मॉडलों में इंटरस्टेलर एब्जॉर्प्शन (TBabs) और ब्लैकबॉडी (BB) या मल्टीकलर डिस्क (MCD) से प्राप्त सीड फोटॉन्स के साथ थर्मल कॉम्प्टोनाइजेशन (nthcomp) शामिल थे। विश्लेषण ने गेन ऑफसेट्स (gain offsets) को बदलने की अनुमति देकर NuSTAR कैलिब्रेशन अनिश्चितताओं को ध्यान में रखा।
बर्स्ट विश्लेषण: SLX 1744−300 में पता चले दो टाइप-I एक्स-रे बर्स्ट को रिकरेंस टाइम और स्पेक्ट्रल विकास निर्धारित करने के लिए एक लीनियर राइज और एक्सपोनेंशियल डिके प्रोफाइल का उपयोग करके मॉडल किया गया।

मुख्य परिणाम

स्थानिक रिज़ॉल्यूशन और फ्लक्स अनुपात:
अवलोकन ने दोनों स्रोतों को सफलतापूर्वक हल कर लिया। SLX 1744−300 को 3–78 keV बैंड में SLX 1744−299 की तुलना में थोड़ा अधिक चमकीला पाया गया, जिसका फ्लक्स अनुपात $\sim1.15$ था। जब इसे 0.5–10 keV बैंड में विस्तारित किया गया, तो यह अनुपात बढ़कर $\sim1.3$ हो गया। यह पिछले सॉफ्ट एक्स-रे मापों के विपरीत है जहाँ SLX 1744−299 अधिक चमकीला दिखाई देता था, जो यह सुझाव देता है कि फ्लक्स अनुपात विभिन्न समय-सीमाओं में परिवर्तनशील है।
एक्रेशन स्टेट (Accretion State):
दोनों स्रोतों ने उच्च भिन्नात्मक rms परिवर्तनशीलता ( $\sim21–23\%$ ) प्रदर्शित की और स्पेक्ट्रा थर्मल कॉम्प्टोनाइजेशन मॉडल द्वारा अच्छी तरह से वर्णित किया गया। ये गुण संकेत देते हैं कि दोनों प्रणालियाँ अवलोकन के दौरान हार्ड स्टेट में थीं।

SLX 1744−299: इसने फोटॉन इंडेक्स $\Gamma \approx 2.33$ और इलेक्ट्रॉन तापमान $kT_e \approx 38$ keV दिखाया।
SLX 1744−300: इसने फोटॉन इंडेक्स $\Gamma \approx 2.28$ और कम इलेक्ट्रॉन तापमान $kT_e \approx 8.7$ keV दिखाया।
दोनों मामलों में, एक सॉफ्ट थर्मल घटक (BB या MCD) जोड़ने से फिट में कोई महत्वपूर्ण सुधार नहीं हुआ, और ऐसा कोई भी योगदान न्यूनतम ( $<2\%$ कुल फ्लक्स) था।

टेम्पोरल विकास:
दोनों स्रोतों ने $\sim79$ ks के अवलोकन के दौरान स्पष्ट रूप से भिन्न व्यवहार प्रदर्शित किया:

SLX 1744−299: इसने $\sim28\%$ की क्रमिक फ्लक्स गिरावट प्रदर्शित की। समय-विभेदित स्पेक्ट्रोस्कोपी ने एक हार्डनिंग स्पेक्ट्रम (घटता $\Gamma$ , घटता सीड फोटॉन तापमान, और बढ़ता इलेक्ट्रॉन तापमान) दिखाया, जो घटती मास-एक्रीशन दर के अनुरूप है।
SLX 1744−300: फ्लक्स में स्थिर रहा लेकिन दो लघु टाइप-I बर्स्ट (अवधि $\sim30$ s) प्रदर्शित किए। बर्स्ट के स्पेक्ट्रल विश्लेषण ने कूलिंग तापमान और बढ़ते उत्सर्जन त्रिज्या को दिखाया, जो न्यूट्रॉन स्टार फोटोस्फीयर के ठंडा होने के अनुरूप है। रिकरेंस टाइम ( $\tau_{\text{rec}} \lesssim 5$ h) और बर्स्ट गुण मिश्रित हाइड्रोजन/हीलियम दहन का सुझाव देते हैं।

ल्यूमिनोसिटी और कक्षीय अवधि प्रतिबंध:
पहले से रिपोर्ट की गई दूरी के ऊपरी सीमाओं (SLX 1744−299 के लिए $7.2 \pm 1.4$ kpc और SLX 1744−300 के लिए $10.3 \pm 0.8$ kpc) का उपयोग करते हुए, लेखकों ने क्रमशः $L_X \lesssim 1.1 \times 10^{36}$ erg s $^{-1}$ और $L_X \lesssim 2.6 \times 10^{36}$ erg s $^{-1}$ (3–78 keV) की निरंतर एक्स-रे ल्यूमिनोसिटी निकाली।
डिस्क इंस्टेबिलिटी मॉडल (DIM) से क्रिटिकल स्टेबिलिटी थ्रेशोल्ड के साथ अनुमानित मास-एक्रीशन रेट की तुलना करते हुए, लेखकों ने कक्षीय अवधि के ऊपरी सीमाएँ निकालीं:

SLX 1744−299: $P_{\text{orb}} \lesssim 90$ मिनट।
SLX 1744−300: $P_{\text{orb}} \lesssim 105–155$ मिनट।

महत्व और दावे
पेपर का दावा है कि NuSTAR अवलोकन ने SLX 1744 जोड़ी का पहला हार्ड एक्स-रे रिज़ॉल्यूशन प्रदान किया है, जिससे उनके व्यक्तिगत एक्रेशन स्टेट का विस्तृत लक्षण वर्णन संभव हुआ है।

UCXB उम्मीदवार: प्राप्त कक्षीय अवधि सीमाएं औपचारिक रूप से UCXB शासन ( $P_{\text{orb}} \lesssim 80$ मिनट) के अनुकूल हैं। हालांकि, लेखक कहते हैं कि SLX 1744−299 का मामला SLX 1744−300 की तुलना में "काफी अधिक सम्मोहक" है। यह निष्कर्ष SLX 1744−299 के सख्त कक्षीय अवधि सीमा ( $\lesssim 90$ मिनट), इसकी निम्न ल्यूमिनोसिटी और पहले से रिपोर्ट किए गए मध्यवर्ती-अवधि के बर्स्ट की उपस्थिति पर आधारित है।
एक्रेशन फिजिक्स: अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि SLX 1744−299 का स्पेक्ट्रल विकास घटती मास-एक्रीशन दर के अनुरूप है, जबकि SLX 1744−300 की स्थिरता और बर्स्ट गतिविधि एक अलग एक्रेशन शासन का सुझाव देती है, जिसमें संभावित रूप से मिश्रित H/He ईंधन शामिल है।
मॉडल कंसिस्टेंसी: स्पेक्ट्रल गुण (कॉम्प्टोनाइजेशन का प्रभुत्व, महत्वपूर्ण सॉफ्ट थर्मल घटकों की कमी) लो-ल्यूमिनोसिटी हार्ड-स्टेट NS-LMXBs के लिए सैद्धांतिक अपेक्षाओं के अनुरूप हैं, जहाँ कम दरों पर एक्रेशन डिस्क पूरी तरह से आयनित रह सकती है, जिससे निरंतर उत्सर्जन संभव होता है।

लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि हालांकि दोनों प्रणालियाँ UCXB परिवार की उम्मीदवार हैं, फिर भी निम्न ल्यूमिनोसिटी, स्थिरता बाधाओं और बर्स्ट विशेषताओं के संयुक्त साक्ष्य के आधार पर SLX 1744−299 अधिक मजबूत उम्मीदवार बना हुआ है।

1. "हार्ड" अवस्था: एक ब्रह्मांडीय भट्टी

2. दो अलग व्यक्तित्व

3. क्या वे "अल्ट्राकम्पैक्ट" हैं?

सारांश

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