Integral Spectroscopy of black Hole Transients and multi-Wavelength Study of a New Accreting Binary System

En esta tesis utilizamos los instrumentos de altas energias del satelite INTEGRAL para hacer espectroscopia y la camara OMC para hacer fotometria de dos tipos diferentes de objetos celestes emisores de rayos X. INTEGRAL permite obtener la espectroscopia en rayos X y gamma (cubriendo un rango espectral de 3—8000 keV) y OMC es una camara CCD que opera en el filtro V de Johnson, capaz de proporcionar una monitorizacion continua de las fuentes cientificas incluidas en el OMC Input Catalogue. La capacidad de hacer espectroscopia nos permitio el estudio de la emision de alta energia de dos sistemas transitorios con agujero negro (i.e. GRO J1655-40 y GX 339-4) dando nuevas pistas acerca de la fisica de los procesos de emision en alta energia (rayos X y gamma) de este tipo de objetos. OMC, el monitor optico a bordo del satelite INTEGRAL, nos permitio hacer un analisis multi-longitud de onda de TYC 2675- 663-1, desvelando que se trata de un sistema binario con propiedades dominadas por acrecion. Mientras que el estudio de los sistemas transitorios con agujero negro estudiados en esta tesis corresponden a observaciones dedicadas tras la aceptacion de un programa de observacion, TYC 2675- 663-1 corresponde a parte de un programa de ciencia serendipita.

En esta tesis se presenta el descubrimiento de 3 nuevos sistemas binarios (TYC 2675 663 1, TYC 237 363 1 y HD 86222) en base a sus propiedades fotometricas, todos mostrando emision en rayos X blandos ya que pertenecen al catalogo ROSAT. Para dos de estos sistemas, la emision en rayos X es la esperada en estrellas de rotacion rapida y debido a actividad cromosferica. Para TYC 2675- 663-1 la situacion es diferente ya que se detecto un exceso en la emision en rayos X blandos de aprox. 50 %. Se inicio una campanya fotometrica y espectroscopica para desvelar el origen de este exceso y la naturaleza de ambas componentes del sistema binario. Como resultado, se detectaron un pronunciado efecto O'Connell, comportamiento erratico en forma de erupciones y la presencia de minimos asimetricos y diferentes maximos ocasionalmente en la curva de luz. La espectroscopia permitio detectar emision notable y ensanchada de las lineas de Ha y HeI con perfil P Cygni. Esto es debido a procesos de acrecion y a la presencia de vientos estelares notables en el sistema binario. Todas estas propiedades llevan a pensar que este sistema es un candidato a sistema de tipo Algol, presentando cambios drasticos y que podria convertirse en un sistema cataclismico en el futuro. Finalmente, actividad en forma de erupciones en rayos X es probable que suceda en este sistema.

Presentamos espectros con un cubrimiento amplio en el rango (3-500) keV y curvas de luz en rayos X y optico obtenidas con el satelite NTEGRAL del sistema transitorio, candidato a agujero negro y fuente de jets relativistas, GRO J1655-40. Nuestro analisis cubre cinco observaciones de la erupcion que comenzo en febrero de 2005. Hemos hallado que la emision de alta energia de GRO J1655-40 es descrita por una ley de potencias plana y sin cortes exponenciales (con indices de fotones de 1.72±0.03, 2.21±0.04 para la primera y la segunda observacion, respectivamente). Estas corresponden a los estados low/hard y high/soft, respectivamente. Al contrario que en los espectros de muchos otros candidatos a agujero negro, complejidad espectral en forma de corte exponencial en el espectro no es necesaria en la descripcion del estado low/hard, contrariamente a lo que se esperaba. En este estudio mostramos por primera vez que los procesos de Comptonizacion no termica son los dominantes en la emision de alta energia tambien durante el estado  low/hard. Finalmente, discutimos nuestros resultados en el contexto de los modelos utilizados para la emision de alta energia y de los flujos de acrecion en los sistemas con agujero negro.

Finalmente, presentamos observaciones simultaneas realizadas con los satelites INTEGRAL y XMM-Newton del candidato a agujero negro y fuente de jets relativistas GX 339-4. El analisis cubre 5 y 3 observaciones con los satelites INTEGRAL y XMM-Newton, respectivamente, de la explosion que comenzo en noviembre de 2006 y fueron realizadas entre enero y marzo de 2007. En este estudio hemos encontrado que durante la primera epoca de las observaciones la fuente se hallaba en el denominado estado low/hard y que la mejor descripcion de su espectro en el rango de energia E£300 keV es una distribucion de fotones descrita por una ley de potencias con un corte exponencial a energia 66±2 keV. Utilizando el modelo de Comptonizacion EQPAIR, hemos podido determinar que la corona presenta una geometria compacta con una distribucion de electrones relativista, compatible con la emision por un jet. Hemos detectado transiciones espectrales rapidas entre estados hard y soft intermediate, con una correlacion positiva entre la reaparicion de la linea relativista del Fe Ka (y reflexion) y el endurecimento del espectro en la epoca 3 (al contrario que en el espectro de la epoca 2, mas blando). Esto ultimo seria consistente con la aparicion/desaparicion de la fuente primaria de alta energia (jet?) en la transicion entre estos estados. Todos los resultados que hemos obtenido han sido discutidos en el contexto de procesos de emision en rayos X y transiciones entre estados en sistemas constituidos por agujeros negros de masas estelares.

Autor/Doctorant: 

Caballero García, María Dolores

Directors/Tutors: 

José Miguel Mas-Hesse i tutora Francesca Figueras Siñol.

Enllaç Tesi: 

FALTA

Dia: 

Divendres, 27 Juny, 2008

Lloc: 

Sala de Graus Nova (Eduard Fonserè)

Tribunal: 

Javier Barcons Jáuregui.Professor d’Investigació CSIC. Instituto de Física de Cantabria CSIC-UNICAN.(President). Josep M. Paredes Poy. Professor Titular. Universitat de Barcelona. (Secretari). Javier Gorosabel Urkia. Científico Titular CSIC. Instituto de Astrofísica de Andalucía – IAA. (Vocal).

Hora: 

11:30