Síntesis de poblaciones de fuentes de rayos X en galaxias

• Autores: Artale, María Celeste
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Pellizza, Leonardo J.; Tissera, Patricia B.
• Materia: RAYOS-X: BINARIAS; AGUJEROS NEGROS: FISICA; GALAXIAS: FORMACION; GALAXIAS: EVOLUCION; GALAXIAS: ALTOS CORRIMIENTOS AL ROJO; X-RAY: BINARIES; BLACK HOLES: PHYSICS; GALAXIES: FORMATION; GALAXIES: EVOLUTION; GALAXIES: HIGH REDSHIFTS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Los sistemas binarios de rayos X de alta masa (en inglés denominados high mass X-raybinaries, HMXBs) son sistemas compuestos por un objeto compacto, ya sea un agujeronegro o una estrella de neutrones, y una estrella compañera masiva (≥ 3Mʘ). En estossistemas, el objeto compacto acreta materia de su estrella compañera, convirtiendo partede la energía liberada en radiación electromagnética en el rango de los rayos X (0.1 − 100 keV). En la última década, distintos resultados observacionales y teóricos afirman quelos sistemas HMXB serían más numerosos y luminosos cuando las estrellas progenitorasson de baja metalicidad. El camino libre medio largo de los fotones emitidos, junto conla dependencia química, sugieren que las HMXBs podrían jugar un rol importante comofuentes de inyección de energía al medio intergaláctico, principalmente en las primerasetapas de la formación de galaxias. Otros resultados también sugieren que podrían afectaral entorno de las HMXBs, proveyendo una cantidad significativa de energía térmica. La presente Tesis explora dos aspectos importantes en relación a las HMXBs. Porun lado, se investiga el rol de la metalicidad en la luminosidad y abundancia de fuentes HMXB en galaxias de alta formación estelar. Para ello, se utilizan catálogos pertenecientesa simulaciones numéricas de formación de galaxias, que describen de maneraautoconsistente la evolución química y la formación estelar. Los resultados se comparancon los datos obsevacionales existentes a la fecha, hasta corrimientos al rojo de z ~ 4.0,encontrándose evidencia que apoya la hipótesis de la dependencia de las propiedades deestas fuentes con la metalicidad. El segundo aspecto estudiado, son los efectos de las HMXBs como fuentes de energía al medio. En este caso se consideran además, que sudependencia con las propiedades químicas harían de las mismas una fuente importantede energía que regularía la formación estelar de las primeras galaxias. Para llevar a cabodicho estudio, se han incluído modelos semianalíticos dentro de las simulaciones hidrodinámicascosmológicas de formación de galaxias. Las simulaciones incluyen además lainyección química y de energía al medio por supernovas tipo II y Ia. Los resultados muestranque la inyección de energía térmica al medio interestelar por las HMXBs, permitedescribir la tasa de formación estelar cósmica observada y retrasa la formación estelar enhalos de baja masa (≤10¹ºMʘ). Por último, se estudia cómo la energía depositada porlas HMXBs al medio, puede afectar las distintas propiedades de las galaxias simuladas. Estas propiedades se comparan con datos observacionales y otros resultados numéricosprevios.
High mass X-ray binaries (HMXBs) are systems composed by a compact object (blackhole or neutron star) and a massive companion star (≥ 3Mʘ). In these systems, thecompact object accretes matter from its companion, transforming part of the releasedenergy into electromagnetic radiation in the X-ray band (0.1 − 100keV). In the lastdecade, many observational and theoretical results claim that HMXBs would be morenumerous and luminous when stellar progenitors are metal-poor. Their long mean freepath, together with their chemical dependences, suggest that HMXBs could play animportant role as feedback energy sources of the intergalactic medium, mainly at thefirst stages of galaxy formation. Other results suggest that HMXBs could affect theirenvironment, providing a big amount of thermal energy. This Thesis explores two important aspects concerning HMXBs. First, we investigatethe role of metallicity in determining the luminosity and abundance of HMXB sources instar-forming galaxies. For this purpose, we use galaxy catalogs from numerical simulationsof galaxy formation, which describe the chemical evolution and star formation in aself consistent way. The results are compared to observational data available up to date,between redshifts z ~ 0 − 4, finding evidence that supports the hypothesis that HMXBproperties depend on metallicity. The second issue studied is the effect of HMXBs asenergy sources of the interstellar medium. For this point we consider that, due to theirchemical dependency, HMXBs would be important energy sources for regulating the starformation in the first galaxies. We combine hydrodynamical cosmological simulationsof galaxy formation with a semi-analytical model for HMXB feedback. The simulationsalso include energetic and chemical feedback by supernovae II and Ia. We show thatthe thermal feedback by HMXBs to the interstellar medium allow us to obtain a betterdescription of the observed cosmic star formation rate. This energy also delays starformation in low massive halos (≤10¹ºMʘ). Finally, we study the effect of HMXB feedbackin different properties of simulated galaxies. These properties are compared withobservational results and other previous numerical results.
Fil: Artale, María Celeste. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.