Estudiando la evolución de sistemas binarios interactuantes de corto perı́odo orbital

Abstract

En este trabajo Doctoral estudiamos la evolución de sistemas binarios interactuantes de corto perı́odo orbital, enfocándonos en los sistemas binarios de baja masa con emisión en rayos X (LMXB, según sus siglas en inglés), y en la formación de sistemas ultracompactos. Por otra parte, incluimos el estudio de las estrellas rezagadas azules (BSS, según sus siglas en inglés) de corto perı́odo orbital que pertenecen al cúmulo abierto Collinder 261. En un primer trabajo, utilicé los resultados obtenidos con nuestro código de evolución estelar binaria con el fin de buscar un posible progenitor para el púlsar binario de milisegundo PSR J0740+6620. Este sistema tiene un perı́odo orbital de 4.77 dı́as y alberga la estrella de neutrones más masiva detectada a la fecha (≈ 2,14 M⊙ ) junto a una compañera enana blanca. La estimación de las masas de ambas estrellas y los datos observacionales de la estrella compañera permiten una buena caracterización del sistema. Con esto al alcance de la mano, buscamos las condiciones iniciales necesarias para encontrar un posible camino evolutivo que muestre que la existencia de este sistema es posible con el modelo de evolución binaria con el que contamos. En un siguiente proyecto, estudié los efectos del frenado magnético en la evolución binaria. Este es uno de los mecanismos por los cuales los sistemas binarios pierden momento angular orbital, siendo el que regula la evolución de los LMXB con perı́odos inferiores a 10 dı́as. En primer lugar, colaboré en la modelización del efecto de marea entre las componentes del sistema binario, haciendo explı́cito el acople entre las fuerzas de marea y el frenado magnético de la estrella. Luego, motivados por el hecho de que la ley de frenado magnético más utilizada en el estudio de los LMXB enfrenta varias incompatibilidades con las observaciones, incorporamos al código de evolución binaria distintas prescripciones para modelar dicho fenómeno. Realizando simulaciones con un amplio rango de perı́odos orbitales iniciales, estudiamos cómo varı́a la tasa de transferencia de masa, la distribución de perı́odos orbitales y la capacidad de estas prescripciones de producir sistemas binarios ultracompactos y púlsares de milisegundo en compañı́a de una enana blanca de helio de muy baja masa. Finalmente, abordamos el estudio de las BSS de corto perı́odo pertenecientes a Collinder 261. Uno de los canales propuestos para la formación de estos objetos es la acreción en sistemas binarios por desborde del lóbulo de Roche. Basándonos en la reciente publicación de un catálogo actualizado de BSS en cúmulos abiertos galácticos utilizando datos de Gaia DR2, llevamos a cabo un estudio enfocado especı́ficamente en las BSS de perı́odo corto encontradas en el cúmulo abierto Collinder 261. Nuestra investigación indaga en la posible influencia de la evolución binaria para explicar la presencia y las propiedades de estas estrellas. Estudiamos varios parámetros, como la masa inicial de ambas estrellas, el perı́odo orbital inicial y la eficiencia de la transferencia de masa. El objetivo es identificar posibles candidatos progenitores que coincidan con las observaciones de las BSS en el diagrama color-magnitud, a la misma edad determinada para Collinder 261. Encontramos que la evolución binaria sirve como mecanismo viable para producir estas BSS y que la eficiencia en la transferencia de masa juega un papel clave a la hora de reproducir la mayor cantidad de BSS posible.