Efectos astrofísicos del mecanismo de Bethe-Heitler en fuentes ultraluminosas de rayos X

Abstract

En esta tesis presentamos una investigación sobre los efectos de la inyección de pares electrón-positrón creados por el mecanismo de Bethe-Heitler en fuentes ultraluminosas de rayos X (ULXs). Estas fuentes son sistemas binarios que presentan luminosidades que exceden el límite de Eddington en la banda de los rayos X y se piensa que están formadas por agujeros negros o estrellas de neutrones que acretan materia de una estrella compañera a tasas supercríticas. La presión de radiación infla el disco de acreción en la región interna dentro del radio crítico, donde se expulsan poderosos vientos impulsados por radiación, removiendo una fracción significativa de la masa del sistema. Las paredes del viento forman un embudo cónico de baja densidad a lo largo del eje de simetría, en el cual la radiación de la región más interna del disco se colima geométricamente y puede llegar a un observador distante si la inclinación del sistema es baja. En el embudo se inyectan partículas que, bajo ciertas condiciones, se aceleran hasta energías relativistas mediante mecanismos de shocks. En el entorno del objeto compacto, rico en fotones generados en el disco de acreción y en su viento, la aceleración de protones necesariamente debe producir pares por efecto Bethe-Heitler. En esta Tesis calculamos la cantidad de pares inyectados en condiciones típicas de estas fuentes, analizamos los principales canales para su enfriamiento y predecimos la emisividad en rayos gamma de MeV de las ULXs, un rango hasta ahora inexplorado.