Origen de electrones relativistas y mecanismos de emisión difusa en radio en microquasares súper Eddington

Abstract

Se propone investigar el origen de electrones relativistas y los mecanismos que dan lugar a la emisión difusa en radio en microquasares súper Eddington. En estos sistemas el objeto compacto acreta materia de la estrella compañera a tasas superiores al límite de Eddington, produciéndose jets y vientos muy poderosos. En distintas regiones del jet se aceleran partículas hasta energías relativistas que se enfrían por diversos procesos no térmicos. Las partículas que logran escapar de la región de aceleració sin enfriarse, interactúan con los campos de la región externa del microquasar, conocida como cocoon. En particular, la interacción de los electrones relativistas con el campo magnético dará lugar a emisión sincrotrón en radio. Durante la beca se calculará la potencia inyectada en electrones relativistas en el medio para condiciones típicas de estas fuentes y se estimará la emisión difusa en radio del cocoon.Los microquásares (MQs) son sistemas binarios en los cuales un objeto compacto (por ejemplo, un agujero negro) acreta materia de la estrella compañera y se producen chorros de partículas -llamados jets- altamente colimados (e.g., Bosch-Ramón, Romero, Paredes, 2006). Cuando la tasa de acreción supera la tasa de Eddington, el disco de acreción se vuelve súper crítico (Fukue 2004) y las capas exteriores del mismo son eyectadas por la presión de la radiación, creando un viento que evacúa la mayor parte del material acretado (Abaroa et al. 2023; Abaroa & Romero 2023). Este modelo de un disco geométricamente grueso y un viento impulsado por radiación se deriva directamente del modelo de disco súper crítico descripto por primera vez por Shakura & Sunyaev (1973), y ampliado más recientemente por Poutanen et al. (2007) y Middleton et al. (2015), entre otros. La potencia del jet en un microquasar es del orden de la potencia de acreción, (De acuerdo a la hipótesis de acoplamiento de Falcke & Biermann 1995). De esta forma, en un agujero negro típico de 10 masas solares que acreta en un régimen súper Eddington, la potencia de acreción será del orden de 10^40 erg/s en la base del jet. Entonces, un jet súper crítico tendrá una luminosidad cinética de las más altas inferidas en sistemas binarios. El jet se propaga hasta distancias mayores a los 100 pc en un tiempo de vida de 10^5 yr. En la región terminal se producen dos choques (o shocks): uno delantero —que será radiativo y por lo tanto ineficiente para acelerar partículas—, debido a la interacción del jet con el medio interestelar (ISM), y un choque reverso, que se propaga dentro del propio jet, donde las condiciones adiabáticas del choque permiten la aceleración de partículas hasta energías relativistas. Las partículas que escapen de la región de aceleración sin lograr enfriarse serán inyectadas en la región del sistema conocida como cocoon. Por otro lado, en la base del jet también se generan choques internos o de recolimación, que pueden acelerar rayos cósmicos.