Estudios multibandas de la variabilidad rápida en binarias de rayos X

Fecha de vigencia
Año de convocatoria
2023
Investigador/a
Tariq
Shahbaz
Importe de la ayuda concedida al Consorcio IAC
35.000,00 €
Descripción

Las estrellas binarias de rayos X (BRXs) son posiblemente las mejores fuentes para estudiar la acreción y los jets, porque atraviesan varios estados de acreción con una fuerza de jet muy diferente, en escalas de tiempo del orden de meses, fácilmente observables. Los datos de variabilidad en múltiples longitudes de onda, combinados con técnicas de análisis temporal, proporcionan información sobre la relación entre los diferentes componentes físicos de los BRX en acreción. Se trata de una poderosa herramienta para estudiar el acoplamiento entre el disco de acreción y el jet, limitando los mecanismos de lanzamiento del jet y la posible interacción entre el campo magnético de la estrella de neutrones (EN) y el disco de acreción. Sin embargo, con solo un puñado de observaciones, carecemos de información sobre la generalidad de esta variabilidad rápida en múltiples longitudes de onda. En este proyecto pretendemos llevar a cabo un estudio de la variabilidad multi-longitud de onda en los BRX utilizando rayos X e los instrumentos multibanda de alta resolución temporal como HiPERFCAM, ULTRACAM y HAWK-I. 

(1) Pretendemos utilizar todo el potencial de la temporización simultánea rápida de rayos X/visible/infrarroja para construir la primera muestra de los parámetros de jets para agujero negro (AN-) y EN-BRXs. Observaciones de alta resolución temporal en el visible/infrarroja (V-IR) en los BRXs está abriendo una nueva ventana a los estudios de acreción y jets. Esto se debe a que la observación de alta resolución temporal son capaz de sondear los flujos de plasma mucho más cerca de la base del jet de lo que es posible en longitudes de onda de radio, y, por lo tanto, puede restringir con gran detalle el acoplamiento con el disco. Nuestro descubrimiento de un corto retraso de aprox. 0,1 s entre el flujo de entrada (rayos X) y la emisión del jet (V-IR) en AN-BRXs ha conducido a nuevas y estrictas restricciones, independientes del modelo, sobre el tamaño de la base del jet y su velocidad. Además, nuestra reciente extensión de las técnicas de alta resolución temporal a un único EN-BRX nos ha permitido restringir el campo magnético en la base del jet. Mediante la determinación de parámetros fundamentales, como la velocidad y la potencia de los jets de una muestra de AN y EN-BRX, estableceremos si los jets de AN y EN pueden ser impulsados por el mismo mecanismo. 

Es bien sabido que las oscilaciones cuasi-periódicas de rayos X (QPOs) evolucionan a lo largo de un estallido BRX, siguiendo la evolución del flujo de acreción con distintas características temporales y espectrales. Gracias al creciente número de conjuntos de datos rápidos en múltiples longitudes de onda, ahora sabemos que las QPOs también tienen una contrapartida en el V-IR, que sigue la evolución de la QPO de rayos X. 

(2) Pretendemos llevar a cabo el primer estudio multipunto de sincronización óptico/rayos X de los QPOs en las EN-BRXs, sondeando un rango de frecuencias similar al observado en los rayos X. Esto nos permitirá comprobar si los QPOs se deben a la precesión de la corona caliente o del propio jet. 

(3) También pretendemos caracterizar los QPO observados en el visible observados a luminosidades muy bajas en AN-BRXs. Determinando el espectro de variabilidad de banda ancha del QPO podremos desentrañar entre el origen del jet y el del disco de acreción, con fuertes implicaciones para los modelos de flujo de acreción.