Procesos no térmicos en estrellas de híper-velocidad

• Autores: Martínez, Javier Rodrigo
• Año de publicación: 2021
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Palacio, Santiago del; Romero, Gustavo Esteban
• Materia: Física; Estrellas; Emisión infrarroja; Radiación; Partículas
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

Las denominadas estrellas fugitivas se mueven con velocidades supersónicas respecto al medio interestelar circundante. Si además tienen fuertes vientos supersónicos, generan a su paso dos ondas de choque: una que se propaga en el medio interestelar (choque delantero) y una que se propaga sobre el viento estelar (choque reverso). Esots objetos se estudian usualmente mediante la emisión infrarroja y líneas espectrales en el óptico como Hα y [OIII] producidas en el choque delantero. Sin embargo, estos choques de propagación también pueden acelerar partículas relativistas y producir emisión no térmica multifrecuencia. Esta radiación ha sido investigada previamente en los choques reversos de estrellas fugitivas con velocidades < 100 km s⁻¹. En este trabajo expandimos la investigación al caso de estrellas de híper velocidad y semi-relativistas, que alcanzan velocidades de miles de km s⁻¹. Analizamos su potencial como aceleradores de partículas y como fuentes de radiación no térmica. Tras estudiar diversos escenarios mostramos que los procesos no térmicos son relevantes en ambos choques, el reverso y el delantero. Más aún, mostramos que pueden acelerarse partículas hasta muy altas energías en el choque delantero si la estrella tiene velocidades semi-relativistas. Calculamos su emisión multifrecuencia y evaluamos su detectabilidad en función de distintos parámetros, tales como el tipo espectral de la estrella, la velocidad espacial, y la densidad del medio circundante. Los flujos de energía predichos en la banda de radio podrían ser detectados por la siguiente generación de interferómetros, como SKA y ngVLA.
Runaway stars move at supersonic speed with respect to their surrounding medium. If they also have powerful supersonic winds, they generate two shock fronts: one that propagates through the interstellar medium (forward shock) and one that propagates through the stellar wind (reverse shock). These objects are usually studied by means of the infrared radiation or the optical emission lines like Hα and [OIII] produced in the forward shock. However, these shock waves can also accelerate particles up to relativistic energies, which in turn produce broadband non-thermal emission. This radiation has been investigated in the reverse shocks of runaway stars with velocities of 100 km s⁻¹. In this work, we expand the research to the case of hyper-velocity and semi-relativistic stars with speeds reaching thousands of km s⁻¹. We analyze their potential as particle accelerator and non-thermal radiation sources. After analyzing several scenarios we show that non-thermal processes are relevant in both te reverse and the forward shocks. Morover, cosmic-ray acceleration becomes very efficient in the forward shock of a putative semi-relativistic star. We estimate their broadband spectra and asses their detectability as a function of different parameters such as their spectral type, spacial velocity, and the medium density. The emission predicted at low radio frequencies could be detected with the new generation radio telescope arrays, such as the SKA and the ngVLA.
Licenciado en Física
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Exactas