Emisión de altas energías en estrellas de neutrones acretantes

Abstract

El telescopio EGRET, a bordo del Observatorio Compton de Rayos Gamma (CGRO), ha monitoreado el cielo por 9 años durante la década pasada, descubriendo un total de 271 fuentes a muy altas energías (> 100 MeV). Casi dos terceras partes de ellas permanecen sin identificación: no se han podido encontrar contrapartes claras en otras longitudes de onda. Su distribución en el cielo indica que varias de ellas pertenecen a nuestra galaxia. Algunas se han conocido por 20 años, sin que su naturaleza haya podido elucidarse aún. La identificación de estos emisores de rayos gamma es uno de los problemas pendientes más importantes de la astrofísica de altas energías. Solo un puñado de objetos astrofísicos conocidos son capaces de una luminosidad significativa a energías extremas. En general, se trata de objetos asociados a fenómenos violentos que incluyen los procesos generados en torno de agujeros negros, estrellas de neutrones, remanentes de supernova y, probablemente, sus estrellas progenitoras. Durante los últimos años han surgido una variedad de explicaciones, sobre las que es necesario mucho trabajo aún para poder rechazarlas o confirmarlas. Muchas fuentes gamma en el disco galáctico son bastante débiles y variables; entre las posibilidades que actualmente se discuten, existe un mecanismo mediante el cual sistemas binarios que se observan en rayos X podrían, ocasionalmente, ser emisores de radiación γ. Dicho mecanismo resulta de suponer que los rayos gamma se producen debido al impacto de protones relativistas (acelerados en la magnetosfera del pulsar), sobre un disco de acreción que se forma en torno a la estrella de neutrones con material que la estrella compañera (de tipo Be) pierde debido a sus vientos estelares. El curso principal de este trabajo de tesis ha sido el estudio cuantitativo de algunas de las implicaciones de este modelo. Como aplicación del mismo se afronta el problema de determinar si es factible la asociación de la fuente MeV, conocida como GRO 1411-64 con el sistema binario Be/X que se encuentra dentro de la caja de error para la posición de la detección gamma: 2S1417-624. Los cálculos realizados son sin embargo de validez más general, dado que se han considerado valores típicos para la mayoría de los parámetros involucrados. Este trabajo comienza presentando, en el capítulo 1, una introducción al tipo de sistema que se considera. En el capítulo 2 se discuten los procesos que tienen lugar en la magnetósfera de una estrella de neutrones y que dan lugar a la aceleración de partículas cargadas hasta energías relativistas. En el capítulo 3, que contiene ya algunos resultados originales, se trata el origen de la radiación gamma como consecuencia de las cascadas electromagnéticas originadas en el disco por el choque de las partículas cargadas relativistas. El capítulo 4 contiene una síntesis de los datos relacionados al caso de 2S1417-624 y los resultados que se obtuvieron al implementar el modelo antes discutido. Las conclusiones obtenidas se exponen en el capítulo 5. Finalmente, a modo de apéndice, se incluyen las expresiones que fue necesario aplicar y que describen los procesos físicos implicados.