Acreción en sistemas binarios de rayos X de gran masa

• Autores: Fogantini, Federico Adrián
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Combi, Jorge Ariel; García, Federico
• Materia: Astronomía; Objetos Compactos; Acreción; Astronomía de rayos X
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

En esta Tesis presentamos los resultados del estudio detallado de la fenomenología observada en la emisión de rayos X de tres sistemas binarios de rayos X de alta masa Galácticos, dos de ellos corresponden a estrellas de neutrones con compañeras supergigantes, y fuertemente absorbidos: IGR~J16320--4751 y IGR~J18027--2016; y el tercero, el famoso microquasar SS~433, en el que la naturaleza del objeto compacto es aún desconocida. Nuestros estudios se basan en el uso de datos astronómicos públicos de distintas misiones de rayos X (\xmm, \bat\ y \nustar), y fueron realizados con el propósito de comprender el comportamiento de la acreción asociada al objeto compacto a lo largo de distintas escalas temporales inherentes a estos sistemas, como su período orbital, o al período precesional de los chorros asociados, a través del análisis temporal y espectral de distintas cantidades físicas y geométricas. En el caso de IGR~J16320--4751, un sistema binario no eclipsante, el estudio del comportamiento orbital a través de la columna de absorción y su flujo en rayos X duros nos permitió determinar un conjunto de parámetros geométricos que caracterizan la órbita del sistema. Para ello recurrimos a un modelo donde la acreción se da a través de un viento estelar radiativo e isotrópico, logrando así determinar la excentricidad e inclinación de la órbita, así como también el argumento del periastro. IGR~J18027--2016 presenta una fenomenología diferente, siendo esta una fuente eclipsante. Propusimos que, para explicar las asimetrías presentes en la absorción y el flujo de rayos X duros respecto de la entrada y salida del eclipse, resulta necesario invocar la presencia de estelas de fotoionización y acreción asociadas al viento estelar, que deben permanecer de manera estable a lo largo de múltiples órbitas. El comportamiento de estos objetos puede interpretarse como manifestaciones diferentes de una misma fenomenología que depende fuertemente de la inclinación del sistema. Las estructuras del flujo de acreción están presentes en ambas fuentes, pero sólo son detectables en sistemas con una inclinación lo suficientemente alta. SS~433 es un microquasar Galáctico con chorros poderosos y un disco de acreción supercrítico precesante. Propusimos un modelo compuesto por dos chorros térmicos ópticamente delgados que a su vez iluminan un disco de acreción ópticamente grueso, produciendo tanto un espectro de reflexión neutra como relativista, y que ajusta muy bien los datos a lo largo de todas las fases precesionales en que fue observado. En este contexto, la luminosidad inferida de los chorros es capaz de explicar los altos grados de ionización obtenidos para las componentes de reflexión. Además, la alta absorción medida puede relacionarse con el ocultamiento de las zonas internas de los chorros por el denso viento del disco supercrítico. Nuestro análisis muestra que todas las variaciones observadas en los distintos parámetros geométricos y físicos pueden interpretarse por el simple cambio de la orientación de la fuente en el cielo, y que ésta se encuentra en un estado espectral estable. En los próximos años, la aplicación de técnicas combinadas de análisis temporal y espectral con misiones como {\em NICER}, complementadas por observaciones polarimétricas con {\em IXPE}, permitirán estudiar con detalles sin precedentes la naturaleza de estas fuentes, y tener así un entendimiento más profundo de los fenómenos de acreción, donde la materia esta sujeta a condiciones extremas.
Doctor en Astronomía
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas