RT info:eu-repo/semantics/masterThesis
T1 Near-infrared spectroscopy of the most powerful black-hole X-ray binary:
A1 Martínez Sebastián, Carlos
A2 Máster Universitario en Astrofísica
AB Contexto. En la actualidad, el estudio de sistemas binarios de rayos X (compuestos por un objetocompacto, típicamente un agujero negro o una estrella de neutrones, llamado acretor, y una estrellacompañera, llamada donante) tiene un gran interés científico por su propia física y su relación con elmedio. En particular, aquellos que contienen un agujero negro permiten una mejor comprensión de lafísica extrema que se da alrededor de estas singularidades. En este campo, los procesos de acreciónresultan de interés propio ya que se trata de los procesos más eficientes conocidos a la hora de convertirenergía y están relacionados con las inyecciones de energía al medio interestelar (en casos como lasbinarias de rayos X) o intergaláctico (en casos como los núcleos activos de galaxias o AGNs). Porello, comprender estos fenómenos es uno de los principales objetivos en la astrofísica moderna. Eneste sentido, los sistemas binarios con agujeros negros de masa estelar tiene un gran interés, ya que lasescalas de tiempo de sus variaciones son menores a aquellas de sistemas más masivos (como los AGNs),permitiendo un estudio de la evolución de los procesos de acreción y sus distintos estados en un mismosistema, pudiendo comprender mejor la física que los gobierna.GRS 1915+105 resulta uno de los sistemas binarios de rayos X de baja masa más interesantes y estudiados.Está formado por un agujero negro y una estrella gigante de tipo K. Parte del gas de esta última es acretada,formando un disco de acreción, por el objeto compacto al sobrepasar su lóbulo de Roche. Este sistema,considerado semi-persistente, ha permanecido en outburst, con emisiones cercanas a la luminosidad deEddington, desde su descubrimiento en 1992 hasta mediados de 2018, cuando se notificó una gran caidaen su luminosidad. Sin embargo, en 2019 se observaron inesperados flares en rayos X y radio. Esto llevóa que se propusieran diversas teorías sobre su origen. Una de las más destacadas es la de un inusual estadode oscurecimiento, en que el material circundante absorvería parte de la luminosidad de la fuente, queseguiría siendo intrínsecamente brillante en la longitud de rayos X.Objetivos. En el presente Trabajo de Final de Máster se realiza un estudio de esta fuente desde unaperspectiva multi-frecuencia. Las distintas longitudes de onda permiten analizar distintas partes delsistema. En particular, los rayos X permiten el estudio de la zona más cerca al agujero negro, mientrasque el infrarrojo cercano está asociado a una zona relativamente fría del disco de acreción y otrasestructuras como el jet. En este proyecto, analizamos la evolución de la fuente en los últimos 5 años,buscando una posible relación entre los rayos X y el infrarrojo cercano. Esto nos permite un estudio deldisco en una región distinta a la observada en los últimos tiempos, con lo que pretendemos profundizaren el análisis de los diversos estados de acreción y, al tratarse de una discusión abierta, nos resulta departicular interés el estado actual de la fuente. La combinación de nuestras observaciones en el infrarrojocercano con la información publicada sobre observaciones en radio y los datos en rayos X, nos permitenentender mejor la física relacionada con este sistema.Métodos. Este trabajo está basado en medidas espectroscópicas de la fuente en banda 𝐾spec (infrarrojocercano) obtenidas con EMIR, un espectrógrafo multiobjeto instalado en el GTC, a lo largo de 14 nochesdistribuidas en 3 campañas (2017B, 2018B y 2021B). Con esto se cubren 3 luminosidades en rayos X(alta luminosidad, decaimiento y un flare durante quiescencia), rango de longitud de onda que estudiamosgracias a los datos públicos del experimento MAXI. Toda esta información es completada por medidasfotométricas tomadas de las imágenes de adquisición de EMIR.El análisis espectroscópico se centra en la línea de hidrógeno neutro Br𝛾, la cual es ajustada a través deuna función multigaussiana, con dos o tres componentes (dependiendo de si existe o no sobreemisiónen el ala azul de la línea). Durante el análisis, se observó que las 14 noches podían ser agrupadas en 6 épocas (E-17, E-18A, E-18B, E-21A, E-21B y E-21C) considerando la similitud de la línea y la cercaníatemporal de las observaciones. Esto permitió incrementar la relación señal a ruido (SNR) en todos loscasos. Para este mismo fin se aplicó un rebineado a la línea a estudiar.Resultados. La línea estudiada presenta una gran variabilidad en las distintas épocas consideradas, perotambién mantiene rasgos comunes (en particular, en todas ellas se observa un doble pico asociado aldisco de acreción, cuya separación entre máximos está relacionada con la distancia de formación de lalínea al objeto acretor, siendo una mayor separación característica de una menor distancia). Esto permitever una clara evolución en la distancia de formación de Br𝛾, correlacionada con la luminosidad en rayosX. En este análisis presentamos la idea de que la distancia de emisión de la línea está relacionada con el brillo en rayos X a través de la irradiación que sufre el disco disco, provocada por el objeto compacto.También se observa una sobreemisión en el límite azul de la línea en las épocas E-17, E-18A, E-21Ay E-21B, lo cual podría estar asociado a un viento en el disco de acreción. Esta idea se ve reforzada alestudiar la velocidad límite del ala, consistente con la de vientos en otros sistemas binarios de este tipo.La información fotométrica, complementaria a la espectroscopía, permite estudiar un exceso de emisión de origen incierto en el continuo infrarrojo durante la primera campaña. Esto podría estar relacionado con componentes distintas al propio disco, como el jet.Finalmente, las observaciones más recientes (2021B) muestran una emisión de Br𝛾 de una zona relativamente interna del disco, aunque con una evolución consistente con el flare en rayos X reportado.Esto parece ir en contra de la propuesta de un estado intrínsecamente luminoso pero oscurecido, pues el absorvente debería ser interior a la zona de emisión de Br𝛾 (muy cerca del acretor), o de lo contrarioesperaríamos que la emisión de dicha línea fuera más externa debido a que el disco respondería a lairradiación (aún sin absorver); es decir, el disco parece verse afectado por la misma luminosidad medida desde la Tierra.
YR 2022
FD 2022
LK http://riull.ull.es/xmlui/handle/915/31567
UL http://riull.ull.es/xmlui/handle/915/31567
LA en
DS Repositorio institucional de la Universidad de La Laguna
RD 13-ene-2025