Estudi temporal i espectral a llarg termini dels sistemes binaris de raigs X d’alta massa Centaurus X-3 i GX 301-2

Abstract

Els sistemes binaris de raigs X constitueixen el millor laboratori astrofísic per a estudiar la interacció radiació-matèria en situacions d'extrema gravetat, temperatura i camp magnètic. Quan aquest sistema està format per una estrela de neutrons (objecte compacte) i una estrella d'alta massa de tipus primerenc (estrela òptica) es pot estudiar el fenomen de l'acreció de matèria sobre l'objecte compacte i analitzar si s'hi produeix per captura del vent estel·lar de l'estrela òptica, per un disc d'acreció o altres estructures al voltant de l'objecte compacte. La descripció d'aquest tipus de sistemes i les diferents categories es presenten al capítol 2. En aquesta tesi s'han utilitzat els arxius astronòmics dels observatoris MAXI (Monitor of All Sky X-ray Image) per a investigar el comportament de les fonts Cen X-3 i GX 301-2 a llarg termini i XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission-Newton) per a abordar les propietats del sistema GX 301-2 al seu pas pel preperiastre. En els capítols 4 i 5 es fa una descripció dels observatoris. El rang energètic de MAXI i la seua estratègia d'observació hi fan un instrument adequat per a l'estudi a llarg termini dels sistemes binaris amb acreció de matèria. La metodologia per a l'anàlisi temporal i espectral de les dades es descriu al capítol 3. S'han analitzat les corbes de llum, l'espectre mitjà i els espectres amb resolució de fase orbital del sistema binari d'alta massa Cen X-3 i caracteritzat les propietats del vent estel·lar. També s'han extret els espectres dels estats alts i baixos de lluminositat. Tots els espectres s'han descrit amb un model de continu format per un cos negre parcialment absorbit (i, alternativament, amb una comptonització parcialment absorbida de fotons freds per electrons calents) més una llei de potències, tots dos modificats amb línies gaussianes. Els resultats d'aquest estudi es troben al capítol 6 d'aquesta tesi. El capítol 7 presenta l'estudi de la fulguració del preperiastre del sistema binari de raigs X d'alta massa GX 301-2 amb dues observacions de l'observatori XMM-Newton preses en 2008 i 2009. Els resultats obtinguts mostren que algunes propietats espectrals s'han mantingut en les dues èpoques i d'altres presenten lleugeres diferències. Aquests fets han sigut el preludi de l'estudi de la fulguració del preperiastre amb observacions obtingudes per l'observatori MAXI que es discuteix al capítol 8. S'hi ha dividit en tres fases orbitals anomenades prefulguració, fulguració i postfulguració. L'anàlisi de la corba de llum en la banda energètica 2.0-20.0 keV ha permés identificar els Dies Julians Modificats (Modified Julian Days, MJDs) que corresponen a cada fase orbital. Per a aconseguir un espectre amb suficient senyal/soroll s'han acumulat els intervals corresponents a cada fase orbital durant deu òrbites consecutives. El model que ha descrit totes les dades observacionals està format per un component de cos negre modificat per un component de tall corresponent al ferro quasi neutre fixat a 7.1 keV més una línia gaussiana corresponent a l’emissió fluorescent del ferro a 6.4 keV. El mecanisme de producció del Fe Kalfa és permanent en la fulguració, intermitent en la postfulguració i, aparentment, desapareix en la prefulguració. Es dedica l'últim capítol (capítol 9) a les conclusions i a plantejar suggeriments per a treballs futurs.