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Ver el documento (formato PDF)   Artale, María Celeste.  "Síntesis de poblaciones de fuentes de rayos X en galaxias"  (2015-03-20)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Los sistemas binarios de rayos X de alta masa (en inglés denominados high mass X-ray binaries, HMXBs) son sistemas compuestos por un objeto compacto, ya sea un agujero negro o una estrella de neutrones, y una estrella compañera masiva (≥ 3Mʘ). En estos sistemas, el objeto compacto acreta materia de su estrella compañera, convirtiendo parte de la energía liberada en radiación electromagnética en el rango de los rayos X (0.1 − 100 keV). En la última década, distintos resultados observacionales y teóricos afirman que los sistemas HMXB serían más numerosos y luminosos cuando las estrellas progenitoras son de baja metalicidad. El camino libre medio largo de los fotones emitidos, junto con la dependencia química, sugieren que las HMXBs podrían jugar un rol importante como fuentes de inyección de energía al medio intergaláctico, principalmente en las primeras etapas de la formación de galaxias. Otros resultados también sugieren que podrían afectar al entorno de las HMXBs, proveyendo una cantidad significativa de energía térmica. La presente Tesis explora dos aspectos importantes en relación a las HMXBs. Por un lado, se investiga el rol de la metalicidad en la luminosidad y abundancia de fuentes HMXB en galaxias de alta formación estelar. Para ello, se utilizan catálogos pertenecientes a simulaciones numéricas de formación de galaxias, que describen de manera autoconsistente la evolución química y la formación estelar. Los resultados se comparan con los datos obsevacionales existentes a la fecha, hasta corrimientos al rojo de z ~ 4.0, encontrándose evidencia que apoya la hipótesis de la dependencia de las propiedades de estas fuentes con la metalicidad. El segundo aspecto estudiado, son los efectos de las HMXBs como fuentes de energía al medio. En este caso se consideran además, que su dependencia con las propiedades químicas harían de las mismas una fuente importante de energía que regularía la formación estelar de las primeras galaxias. Para llevar a cabo dicho estudio, se han incluído modelos semianalíticos dentro de las simulaciones hidrodinámicas cosmológicas de formación de galaxias. Las simulaciones incluyen además la inyección química y de energía al medio por supernovas tipo II y Ia. Los resultados muestran que la inyección de energía térmica al medio interestelar por las HMXBs, permite describir la tasa de formación estelar cósmica observada y retrasa la formación estelar en halos de baja masa (≤10¹ºMʘ). Por último, se estudia cómo la energía depositada por las HMXBs al medio, puede afectar las distintas propiedades de las galaxias simuladas. Estas propiedades se comparan con datos observacionales y otros resultados numéricos previos.

Abstract:
High mass X-ray binaries (HMXBs) are systems composed by a compact object (black hole or neutron star) and a massive companion star (≥ 3Mʘ). In these systems, the compact object accretes matter from its companion, transforming part of the released energy into electromagnetic radiation in the X-ray band (0.1 − 100keV). In the last decade, many observational and theoretical results claim that HMXBs would be more numerous and luminous when stellar progenitors are metal-poor. Their long mean free path, together with their chemical dependences, suggest that HMXBs could play an important role as feedback energy sources of the intergalactic medium, mainly at the first stages of galaxy formation. Other results suggest that HMXBs could affect their environment, providing a big amount of thermal energy. This Thesis explores two important aspects concerning HMXBs. First, we investigate the role of metallicity in determining the luminosity and abundance of HMXB sources in star-forming galaxies. For this purpose, we use galaxy catalogs from numerical simulations of galaxy formation, which describe the chemical evolution and star formation in a self consistent way. The results are compared to observational data available up to date, between redshifts z ~ 0 − 4, finding evidence that supports the hypothesis that HMXB properties depend on metallicity. The second issue studied is the effect of HMXBs as energy sources of the interstellar medium. For this point we consider that, due to their chemical dependency, HMXBs would be important energy sources for regulating the star formation in the first galaxies. We combine hydrodynamical cosmological simulations of galaxy formation with a semi-analytical model for HMXB feedback. The simulations also include energetic and chemical feedback by supernovae II and Ia. We show that the thermal feedback by HMXBs to the interstellar medium allow us to obtain a better description of the observed cosmic star formation rate. This energy also delays star formation in low massive halos (≤10¹ºMʘ). Finally, we study the effect of HMXB feedback in different properties of simulated galaxies. These properties are compared with observational results and other previous numerical results.

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Registro:
Título : Síntesis de poblaciones de fuentes de rayos X en galaxias     =    Population synthesis of X-ray sources in galaxies
Autor : Artale, María Celeste
Director : Pellizza, Leonardo J.
Tissera, Patricia B.
Consejero : Dasso, Sergio
Jurados : Mandrini, Cristina  ; Bassino, Lilia  ; Muriel, Hernán
Año : 2015-03-20
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5683_Artale
Idioma : Español
Area Temática : Física / Astrofísica
Física / Astronomía
Palabras claves : RAYOS-X: BINARIAS; AGUJEROS NEGROS: FISICA; GALAXIAS: FORMACION; GALAXIAS: EVOLUCION; GALAXIAS: ALTOS CORRIMIENTOS AL ROJO; X-RAY: BINARIES; BLACK HOLES: PHYSICS; GALAXIES: FORMATION; GALAXIES: EVOLUTION; GALAXIES: HIGH REDSHIFTS
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