Największą tajemnicą ultra jasnych źródeł promieniowania rentgenowskiego (z ang. ULXs) jest masa ich centralnego obiektu. Ze względu na wysoką jasność promieniowania rentgenowskiego LX > 1039 erg s-1, źródła typu ULX są głównymi kandydatami do zawierania czarnej dziury o masie pośredniej ~ 102 - 104 Mʘ (z ang. IMBH).
Jednak koncepcja, że każde źródło ULX zawiera IMBH jest sprzeczna z badaniami populacyjnymi, ponieważ sugerowałaby zbyt wysokie tempo powstawania IMBH w galaktykach posiadających silne rejony gwiazdotwórcze. Dlatego jakiekolwiek podobieństwo obiektów ULX do akrecyjnych rentgenowskich układów podwójnych może sugerować, że źródła ULX posiadają czarną dziurę o gwiazdowej masie, z dyskiem akreującym w tempie ponad eddingtonowskim.
Niedawno naukowcy z CAMK PAN w Warszawie: Samaresh Mondal, Agata Różańska i Alex Markowitz we współpracy z Patrycją Bagińską i Barbarą De Marco, analizując dane obiektu Circinus ULX5 z różnych epok, z satelitów XMM-Newton, NuSTAR i Suzaku, odkryli co najmniej trzy charakterystyczne stany widmowe (lewy panel rysunku), analogicznie do stanów widmowych obserwowanych w galaktycznych rentgenowskich układach podwójnych. Widma, w których dominuje składnik pochodzący z dysku akrecyjnego (prawy panel, niebieska linia) znajdują się w stanach wysokiego strumienia, a widma zdominowane przez emisję potęgową (prawy panel, czerwona linia) znajdują się w stanach o niższym strumieniu. Ponadto, źródło znalazło się również w tak zwanym pośrednim stanie widmowym, w którym strumień był mały, ale widmo było zdominowane przez składnik dysku. W obserwacjach ULX5 zebranych z osiemnastu lat, obiekt pojawił się dwa razy w stanie wysokim, trzy razy w stanie niskim i dwa razy w stanie pośrednim. Najszybsze zaobserwowane przejście trwało 7 miesięcy.
Ponadto, w stanach wysokiego strumienia, wewnętrzny promień dysku zgadza się co do wartości z promieniem orbity marginalnie stabilnej dla obiektu zwartego o masie gwiazdowej (<10 Mʘ). Wyznaczona przez autorów, obserwowana zależność temperatury wewnętrznej dysku od jego strumienia jest bardzo bliska relacji Fdisk proporcjonalne do T2, co pozwala wnioskować, że tempo opadania materii na gwiazdową czarną dziurę jest wyższe niż limit Eddingtona.
Praca "Spectral state transitions in Circinus ULX5 " została przyjęta do druku w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Rysunek: górny panel: Wykres zależności jasności od twardości widma dla krzywych zmian blasku z instrumentu XMM-Newton EPIC-pn. Zestawy danych z poszczególnych epok umieszczone są na dwóch odseparowanych wyspach. Dolny panel: Dopasowane modele w jednostkach fizycznych przedstawiające dwa stany widmowe: zdominowany przez emisję potęgową – zaobserwowany w lutym 2018 r. (czerwone linie) i drugi zdominowany przez składnik z dysku – obserwowany we wrześniu 2018 r. (niebieskie linie). Linie ciągłe pokazują model całkowity dopasowany do danych, a linie przerywane pokazują emisję składnika dyskowego.
Autorzy tekstu: Mondal and Agata Różańska
