Development of diagnostic tools for the classification of accretion states in extragalactic accreting binaries

Ανάπτυξη διαγνωστικών εργαλείων για τον χαρακτηρισμό των διαφορετικών σταθμών προσαύξησης μάζας σε εξωγαλαξιακά διπλά συστήματα αστέρων

Κυανίδης, Στέργιος

Ζέζας, Ανδρέας

Τα διπλά συστήματα αστέρων προσαύξησης μάζας είναι μια κατηγορία διπλών συστημάτων αστέρων, πολύ λαμπρά στις ακτίνες Χ. Αποτελούνται από ένα συμπαγές αντικείμενο (αστέρα νετρονίων ή μελανή οπή), και ένα κανονικό αστέρι (συνοδός) σε τροχιά. Η παραγωγή της ενέργειας γίνεται μέσω της δημιουργίας δίσκου προσαύξησης μάζας. Μια κατηγορία αυτών των συστημάτων είναι τα διπλά συστήματα αστέρων μικρής μάζας, όπου ο συνοδός αστέρας είναι αστέρας μικρής μάζας, M P< 3 M⊙ (π.χ. λευκός νάνος). Οι πηγές αυτές είναι μεταβλητές, και παρουσιάζουν μεταβολές στην ένταση και στο φάσμα τους. Αυτές οι μεταβολές μας οδήγησαν στην έννοια των διαφορετικών σταθμών προσαύξησης μάζας, όπου η γεωμετρία του δίσκου προσαύξησης, αλλά και οι διεργασίες παραγωγής της ενέργειας είναι διαφορετικές. Η διάκριση των διαφορετικών σταθμών προσαύξησης μάζας σε εξωγαλαξιακά διπλά συστήματα δεν μπορεί να βασιστεί σε φασματική ανάλυση, λόγω της έλλειψης λεπτομερών φασμάτων των πηγών. Για την αντιμετώπιση της έλλειψης αυτής της πληροφορίας, αναπτύσσουμε διαγνωστικά εργαλεία τα οποία βασίζονται στα Hardness Ratios (ο λόγος των μετρήσεων σε διαφορετικά εύρη ενεργειών), καθώς και στην ένταση της πηγής. Προσομοιώνουμε φάσματα έξι Γαλαξιακών διπλών συστημάτων αστέρων προσαύξησης μάζας. Τα φάσματα αυτά προέρχονται από συνδυασμό μοντέλων που έχουν αναπτυχθεί από τους Sobolewska et al. (2009), και τα οποία ανταποκρίνονται σε διαφορετικές καταστάσεις προσαύξησης μάζας των πηγών, με τα χαρακτηριστικά δύο δορυφόρων, του Chandra και του NuSTAR. Υπολογίζουμε επίσης τις τιμές των Hardness Ratios αλλά και τις λαμπρότητες των πηγών σε διαφορετικά εύρη ενεργειών. Αναπτύσσουμε διαγράμματα Hardness Ratios καθώς και διαγράμματα της λαμπρότητας σε σχέση με τα Hardness Ratios, και διακρίνουμε σαφή διαχωρισμό των διαφορετικών καταστάσεων προσαύξησης μάζας. Εφαρμόζουμε επίσης τα διαγνωστικά σε παρατηρήσεις από τους γαλαξίες Antennae. Αναπτύσσουμε ακόμη ιστογράμματα Hardness Ratio και λαμπρότητας και υπολογίζουμε την αλληλοεπικάλυψη των διαφορετικών σταθμών προσαύξησης μάζας σε διαφορετικές περιοχές των ιστογραμμάτων. Τέλος δίνουμε τρόπους υπολογισμού της βολομετρικής διόρθωσης και της βολομετρικής λαμπρότητας των πηγών συναρτήσει του Hardness Ratio και της λαμπρότητας στην ενεργειακή περιοχή παρατήρησης. (EL)

X-ray binaries (XRBs) are a class of binary systems luminous in X-rays. They consist of a compact star (NS or BH) and a normal star orbiting the compact object. The released energy is mainly produced through accretion. A class of XRBs are the low mass X-ray binaries (LMXB) where the donor star is a low mass star, either a white dwarf or a late-type main-sequence star. In our Galaxy there are 20 confirmed LMXB that harbour a black hole (GBHB). These sources are transient and show variations in their X-ray intensity and spectra. These variations led us to the concept of spectral states: different states where the accretion flow changes form. The physical processes that produce the X-ray emission change between the states, and they are expressed through the change of the spectra shape of the sources. The identification of the spectral state of extragalactic X-ray sources cannot be based on spectral analysis, because of the lack of detailed spectra. In order to overcome the lack of detailed spectral information for these sources we develop diagnostic tools that are based on a Hardness Ratio (HR) (the ratio of the detected source counts in two different energy bands) and the X-ray intensity of the source. This will allow us to classify the extragalactic sources in different spectral states. This way we produce simulated spectra based on the detailed spectral models of six Galactic BHBs in different spectral states by Sobolewska et al. (2009) using ARF and RMF files of Chandra and NuSTAR and we calculate the HRs and luminosity of these sources. We produce Hardness Ratio diagrams as well as Hardness - Luminosity diagrams where we observe spectral-state discrimination, and we apply our diagnostic tools to the X-ray sources observed in the Antennae Galaxies. We also produce histograms of HR and luminosity and we calculate the contamination between different spectral states based on these classification criteria. Based on the calculated source luminosities and HRs we calculate the the Bolometric Correction (BC) and we define prescriptions for its calculation. (EN)

text

Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

Μεταβλητότητα

Chandra

Hardness Ratios

Classification

NuSTAR

X-Ray Binaries

Πανεπιστήμιο Κρήτης

E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο

Elocus

Αγγλική γλώσσα

2013-07-19

http://elocus.lib.uoc.gr:443/dlib/3/b/2/metadata-dlib-1378202562-51617-13035.tkl

000380671

Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Φυσικής--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης