Binarias de rayos X

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Binarias de rayos X
Colegio Fray Luis de León, Madrid. PARTNeR curso
2004-2005

• Alberto Álvarez, Eduardo Sánchez, José Maria
  Fernández, Miguel Núñez, Alberto Fernández, Pablo
  Gil, Miguel Ángel Azorín, Rayfield Singleton y
  Miguel Montero

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El uso de los rayos X

• En física de Materia Condensada, la difracción
  de rayos X por un cristal nos da información de
  la localización de átomos en ese cristal.
• En Biofísica Molecular, los estudios de
  difracción de rayos X han ayudado a elucidar la
  estructura del ADN y de un gran número de
  proteínas.
• En Medicina, los rayos X son fundamentales en
  diagnosis y terapia. La tecnología de tomografías
  de rayos X computarizada, en constante avance,
  permite obtener imágenes cada vez mas claras de
  tumores.

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Rayos X en el cielo

• A pesar de que son usados en la vida cotidiana,
  los rayos X también son detectados en el
  Universo Aunque son numerosas las fuentes
  estelares que emiten en rayos X (radiogalaxias,
  por ejemplo) , en esta presentación nos vamos a
  centrar en una en concreto Los llamados sistemas
  binarios de rayos X.

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Componentes

• Un sistema binario de rayos X está formado,
  generalmente, por una estrella visible y una de
  neutrones o un agujero negro.

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Binarias de rayos X

• Son sistemas estelares binarios en los que una
  de las estrellas se ha transformado en un objeto
  colapsado que absorbe materia de su compañera.
  Los chorros o jets están formados por materia que
  se mueve a velocidades cercanas a la de la luz.
  Estos jets también han sido observados en
  radiogalaxias, aunque a una escala mucho mayor.
  Por ello, a estos sistemas binarios en los que se
  observa la presencia de jets se les conoce con el
  nombre de microcuásares.

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(No Transcript)
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Jets astronómicos definición

• Desde el núcleo de la radiogalaxia se expulsan,
  en direcciones opuestas, dos chorros muy
  colimados (jets)que alcanzan longitudes de hasta
  varios megapársecs.
• No son homogéneos, sino que presentan zonas de
  mayor brillo.

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Jet
Estrella Compacta
Línea de campo magnético
Disco de Acreción
La estrella compañera
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Estrellas de neutrones

• Qué son?
• La estrella de neutrones es el núcleo degenerado
  de una supernova.
• Si la masa de la estrella después de explotar
  como supernova es menor de tres masas solares, se
  origina una estrella de neutrones.

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Estrellas de neutrones

• Características
• Sus dimensiones están alrededor de los 30Km. de
  radio.
• Su densidad es muy elevada.
• El campo magnético es muy elevado, y al quedar
  confinado en tan pequeño espacio canaliza la
  energía por los polos.

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Estrellas de neutrones

• Estas estrellas están constituidas esencialmente
  por neutrones, unas partículas elementales sin
  carga eléctrica que, junto con los protones,
  forman el núcleo de cualquier especie atómica.

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Púlsares

• Un púlsar es una clase especial de estrella,
  relacionado íntimamente con las estrellas de
  neutrones.
• Contienen una cantidad de materia similar a la
  del Sol, pero comprimida en un tamaño no mayor de
  15 Km. de diámetro.
• La emisión de un pulsar aparece y desaparece
  periódicamente, como si pulsase.
• En principio se creyó que se trataba de señales
  extraterrestres.

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Púlsares

• Podrían rotar muy rápidamente, y cualquier
  emisión de energía desde su superficie sería
  captada como la luz de un faro marítimo.
• Así, la energía de estas estrellas de neutrones
  giratorias llega en forma de radio.

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Cómo se detectan?

• Primero, se observa que una estrella realiza
  emisiones en rayos X y que su movimiento es
  anómalo, es decir, que la estrella orbita en
  torno a algún punto cercano a ella.
• A partir de esto se puede calcular la masa del
  objeto en torno al cual orbita. Si la masa es
  inferior a 3 masas solares, es una estrella de
  neutrones. Si es mayor, es un agujero negro.

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Observaciones

• Las observaciones se realizan desde escalas
  lineales de la décima de parsec hasta de
  kiloparsecs.
• Las observaciones en radio detectan radiación de
  tipo sincrotrón.
• Se observa que algunos componentes se van
  desplazando a lo largo del jet.

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Radiación Sincrotrón
Un espectro de ley puramente exponencial es la
traza de la radiación sincrotrón. Esta es la
radiación combinada emitida por electrones
relativistas.
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Mecanismo Sincrotrón

• El mecanismo sincrotrón parece como el más
  probable para explicar la emisión en estos jets.

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Binarias de rayos X

• Fases de expulsión de materia de una binaria.
• Imágenes tomadas a lo largo de un mes.

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(No Transcript)
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Modelos de estrellas binarias de rayos X
Alternativamente, una estrella con una masa
normal o relativamente baja ubicada en la
secuencia principal, procederá a hincharse hasta
alcanzar un tamaño en el que llenará lo que se
conoce como lóbulos de Roche para posteriormente
caer con toda su masa sobre la superficie de la
estrella de mayor envergadura másica, o de una
estrella de neutrones o de un agujero negro.
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Curvas de emisión de radiaciones

• La figura representa las curvas de emisión de
  radiaciones en función de las fases orbitales.
  Cuando los componentes del sistema se observan de
  costado, la estrella compañera se interpone y
  produce un eclipse, de modo que la fuente de
  rayos X no se detecta por un breve tiempo.

• Esos eclipses permiten estimar el período orbital
  del sistema.

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SS433

• El objeto compacto podría ser un agujero negro,
  aunque no es totalmente seguro. La masa de la
  compañera es de 19 masas solares y la del agujero
  negro es de 11 masas solares.

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Cygnus X-3

• El objeto compacto es un agujero negro. No se
  puede determinar la masa de la estrella compañera
  debido a que la emisión de rayos X del
  microcuásar en general eclipsa cualquier otra
  medida.

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LSI61º303

• La estrella compañera tiene una masa de 14 masas
  solares y la estrella de neutrones compañera,
  menos de 4. La estrella que explotó como
  supernova y se convirtió en objeto compacto tuvo
  una masa de más de 60 masas solares y perdió en
  la explosión el 90 de su masa inicial.