Gamma-ray emission of young stellar objects and discovery of superorbital variability at high energies

• Autores: Daniela Hadasch
• Directores de la Tesis: Diego F. Torres (dir. tes.), Lluís Font Guiteras (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2013
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Olaf Reimer (presid.), Juan Cortina Blanco (secret.), Martin E. Pessah (voc.)
• Materias:
  • Astronomía y astrofísica
    • Cosmología y cosmogonía
      • Estrellas variables
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  DDD 
• Resumen

  • Se puede dividir mi tesis en tres partes: 1. Estudios de la emisi.n gamma de los sistemas binarios LS I +61 303 y LS 5039 a altas energ.as con el Fermi Large Area Telescope (LAT) y el primer descubrimiento de variabilidad superorbital a altas energ.as de la fuente LS I +61 303 Los sistemas binarios de rayos gamma son sistemas estelares cuyo espectro tiene su máximo a altas energías (sin tener en cuenta su emisión térmica). Ha sido detectada desde radio hasta rayos gamma (TeV), el sistema binario LS I +61 303 es muy variable en todas las frecuencias. Una característica de la variabilidad de este sistema es la modulación de su emisión a 26.496 días que coincide con su período orbital. En esta tesis mostramos por primera vez que la emisión gamma de LS I +61 303 presenta también una variabilidad superorbital con un período de 1667 días. Esta modulación es más presente en fases orbitales alrededor de apastro, aunque no introduce un cambio visible cerca de periastro. Además, se observa una aparición y desaparición de la variabilidad orbital en el espectro de potencias de los datos. Este comportamiento se puede explicar por una evolución cuasi-°©?cíclica del disco ecuatorial de la estrella acompañante (estrella Be) cuyas características influyen en las condiciones para generar rayos gamma. Estos descubrimientos abren por primera vez la posibilidad de usar observaciones de rayos gamma para estudiar los discos de estrellas masivas en sistemas binarios excéntricos. 2. Estudios de la emisi.n gamma de magnetares a altas y muy altas energ.as con el LAT y con los telescopios Cherenkov MAGIC Los magnetares son una clase particular de estrellas de neutrones que muestran emisión desde radio hasta unos centenares de keV. Se pueden caracterizar por sus explosiones de rayos X y por sus perdidas de energía, las cuales son demasiado pequeñas para justificar su luminosidad en rayos X. Por esta razón, la teoría más aceptada es que la emisión X de la estrella de neutrones está suministrada por el decaimiento y las inestabilidades de sus altos campos magnéticos. En esta tesis, estos objetos han sido estudiados por primera vez a altas y a muy altas energías con el LAT y con los telescopios MAGIC. Hemos impuesto las primeras cotas a la posible emisión gamma de estos objetos. Además, este fuerte diagnóstico observacional fuerza una revisión del espacio de parámetros aplicable a la visibilidad del modelo de “outer gap” de Cheng & Zhang (2001) and Zhang & Cheng (2002) para cada magnetar. 3. Predicciones para la astronom.a Cherenkov con los telescopios CTA La siguiente generación de telescopios Cherenkov será CTA. Este experimento está ahora en la fase de diseño. En esta tesis, evaluamos las capacidades de CTA para estudiar la física no-°©?térmica de sistemas binarios de rayos gamma. Eso requiere la observación de fenómenos a altas energías a tiempos y a escalas espaciales diferentes. Para hacer eso, hemos estudiado los sistemas binarios de rayos gamma en el contexto de la física conocida o esperada de estas fuentes. CTA será capaz de demostrar los procesos físicos detrás de la emisión gamma en sistemas binarios con una resolución espectral, temporal y espacial alta. Además crecerá el número de fuentes detectadas significativamente. Hemos observado que la sensibilidad de CTA conseguirá un muestreo de curvas de luz y espectros a escalas de tiempo muy cortas de alta calidad. Además, se podrá monitorear fuentes a tiempo largo usando una parte de los telescopios que todavía alcanzará una sensibilidad 2 o 3 veces mayor que cualquier instrumento actual operando a muy altas energías. En particular, es notable que CTA reducirá la indeterminación de los flujos e índices espectrales en unos cuantos factores.