Componentes de alta energía en el medio interestelar de Upper-Sco y Ara

Abstract

En los últimos 20 años nuestro conocimiento acerca de las condiciones físicas que prevalecen en el Medio Interestelar local se ha ido incrementando paulatinamente, gracias a medidas de la radioemisión continua realizadas a frecuencias relativamente bajas, y a la emisión-7 detectada por medio de globos y satélites experimentales. La astrofísica de alta energía de este medio está gobernada por rayos cósmicos (RC) que conforman fundamentalmente protones y en menor porcentaje núcleos de He y electrones. Estas partículas que pueden ser identificadas directamente mediante las lluvias extensivas de partículas secundarias que se producen en la atmósfera terrestre, también pueden ser detectadas indirectamente a través de observaciones de la emisión de radio continua a bajas frecuencias (la cual provee la mejor información sobre la radiación no-térmica) y la detección de emisión-7 difusa. En 1950 Kiepenheuer sugirió que los electrones eran en efecto la componente electrónica de los RC y que la radiación no-térmica ocurría durante su interacción con el campo magnético interestelar. Sin embargo, recién en 1960 fue posible detectar directamente estas partículas desde la atmósfera terrestre. Los electrones en nuestra galaxia están sujetos a pérdidas Compton inversas en la radiación de fondo cósmica, pero aún es debatible si están confinados al disco galáctico o están contenidos en un halo simétrico respecto del centro galáctico. Aunque otras posibilidades han sido sugeridas, podemos estar seguros que la gran cantidad de energía liberada por una explosión de supernova (SN), juega de un modo u otro, un rol importante en el origen de los electrones de RC. Por otro lado, en 1952, Hayakawa y Hutchinson predijeron que las interacciones entre RC y gas interestelar producirían radiación-7 y estimaron la intensidad de la emisión-7 galáctica que debería medirse. Ya que se espera que los rayos-7 de alta energía se originen primariamente de interacciones de protones de RC con el gas interestelar, la intensidad de rayos-7 observada para E > 100 MeV indica claramente que los protones de RC son abundantes en la galaxia. Como los RC que llegan a la tierra pierden toda información direccional en el campo magnético interestelar y en el campo magnético terrestre, esta conexión entre la física de RC, medidas de radio y detección de rayos-7 de alta- energía, ha sido un medio excelente para investigar el origen, propagación y confinamiento de estas partículas en el ISM. El propósito de esta tesis es investigar el comportamiento de las componentes de alta energía en el ISM de dos amplias regiones cercanas al centro galáctico como lo son Upper- Sco y Ara, a través de observaciones recientes realizadas a 1435 MHz, datos previos de la emisión de radio continua a 408 MHz y la emisión de rayos-7 difusa detectada por los satélites COS B y COMPTON. De esta manera, este trabajo intenta combinar información obtenida previamente sobre el gas interestelar en estas regiones, con información espectral obtenida recientemente de las observaciones que aquí se presentan. Esta tesis consiste de tres trabajos realizados independientemente entre 1994 y 1995. El lector puede encontrar información adicional directamente en las publicaciones Combi et al. (1995), Combi & Romero (1995) y Combi et al. (1995) o solicitarlos a través de la cuenta de e-mail combi@irma.edu.ar. En el Capítulo 1 se introducen los mecanismos radiativos involucrados en los procesos de emisión asociados a movimientos explosivos originados en el ISM. El Capítulo 2 incluye el método de observación, reducción y tratamiento de los datos del continuo de radio a 1435 MHz, como así también una descripción breve de los satélites de rayos gamma de alta energía. El Capítulo 3 concentra los aspectos observacionales y teóricos concernientes a la emisión no-térmica de la región de Upper-Sco y el Capítulo 4 su relación con la emisión-7 detectada recientemente en esta dirección. El Capítulo 5 trata conjuntamente tanto la emisión no-térmica como la emisión-7 detectada en Ara, y en el Capítulo 6 se resumen las principales conclusiones.