Se puede dividir mi tesis en tres partes: 1. Estudios de la emisi.n gamma de los sistemas binarios LS I +61 303 y LS 5039 a altas energ.as con el Fermi Large Area Telescope (LAT) y el primer descubrimiento de variabilidad superorbital a altas energ.as de la fuente LS I +61 303 Los sistemas binarios de rayos gamma son sistemas estelares cuyo espectro tiene su máximo a altas energías (sin tener en cuenta su emisión térmica). Ha sido detectada desde radio hasta rayos gamma (TeV), el sistema binario LS I +61 303 es muy variable en todas las frecuencias. Una característica de la variabilidad de este sistema es la modulación de su emisión a 26.496 días que coincide con su período orbital. En esta tesis mostramos por primera vez que la emisión gamma de LS I +61 303 presenta también una variabilidad superorbital con un período de 1667 días. Esta modulación es más presente en fases orbitales alrededor de apastro, aunque no introduce un cambio visible cerca de periastro. Además, se observa una aparición y desaparición de la variabilidad orbital en el espectro de potencias de los datos. Este comportamiento se puede explicar por una evolución cuasi-°©‐cíclica del disco ecuatorial de la estrella acompañante (estrella Be) cuyas características influyen en las condiciones para generar rayos gamma. Estos descubrimientos abren por primera vez la posibilidad de usar observaciones de rayos gamma para estudiar los discos de estrellas masivas en sistemas binarios excéntricos. 2. Estudios de la emisi.n gamma de magnetares a altas y muy altas energ.as con el LAT y con los telescopios Cherenkov MAGIC Los magnetares son una clase particular de estrellas de neutrones que muestran emisión desde radio hasta unos centenares de keV. Se pueden caracterizar por sus explosiones de rayos X y por sus perdidas de energía, las cuales son demasiado pequeñas para justificar su luminosidad en rayos X. Por esta razón, la teoría más aceptada es que la emisión X de la estrella de neutrones está suministrada por el decaimiento y las inestabilidades de sus altos campos magnéticos. En esta tesis, estos objetos han sido estudiados por primera vez a altas y a muy altas energías con el LAT y con los telescopios MAGIC. Hemos impuesto las primeras cotas a la posible emisión gamma de estos objetos. Además, este fuerte diagnóstico observacional fuerza una revisión del espacio de parámetros aplicable a la visibilidad del modelo de “outer gap” de Cheng & Zhang (2001) and Zhang & Cheng (2002) para cada magnetar. 3. Predicciones para la astronom.a Cherenkov con los telescopios CTA La siguiente generación de telescopios Cherenkov será CTA. Este experimento está ahora en la fase de diseño. En esta tesis, evaluamos las capacidades de CTA para estudiar la física no-°©‐térmica de sistemas binarios de rayos gamma. Eso requiere la observación de fenómenos a altas energías a tiempos y a escalas espaciales diferentes. Para hacer eso, hemos estudiado los sistemas binarios de rayos gamma en el contexto de la física conocida o esperada de estas fuentes. CTA será capaz de demostrar los procesos físicos detrás de la emisión gamma en sistemas binarios con una resolución espectral, temporal y espacial alta. Además crecerá el número de fuentes detectadas significativamente. Hemos observado que la sensibilidad de CTA conseguirá un muestreo de curvas de luz y espectros a escalas de tiempo muy cortas de alta calidad. Además, se podrá monitorear fuentes a tiempo largo usando una parte de los telescopios que todavía alcanzará una sensibilidad 2 o 3 veces mayor que cualquier instrumento actual operando a muy altas energías. En particular, es notable que CTA reducirá la indeterminación de los flujos e índices espectrales en unos cuantos factores. / My
thesis
can
be
divided
into
three
parts:
1. Study
of
the
gamma-ray
emission
of
the
binary
systems
LS
I
+61
303
and
LS
5039
at
high
energies
with
the
Fermi
Large
Area
Telescope
(LAT)
and
the
first
discovery
of
superorbital
variability
at
high
energies
from
the
source
LS
I
+61
303.
Gamma-‐ray
binaries
are
stellar
systems
for
which
the
spectral
energy
distribution
(discounting
the
thermal
stellar
emission)
peaks
at
high
energies.
Detected
from
radio
to
TeV
gamma
rays,
the
gamma-‐ray
binary
LS
I
+61
303
is
highly
variable
across
all
frequencies.
One
aspect
of
this
system's
variability
is
the
modulation
of
its
emission
with
the
timescale
set
by
the
26.496-‐day
orbital
period.
In
this
thesis
we
show
for
the
first
time
that
the
gamma-‐ray
emission
of
LS
I
+61
303
also
presents
a
sinusoidal
variability
at
the
known
superorbital
period
of
1667
days.
This
modulation
is
more
prominently
seen
at
orbital
phases
around
apastron,
whereas
it
does
not
introduce
a
visible
change
close
to
periastron.
It
is
also
found
in
the
appearance
and
disappearance
of
variability
at
the
orbital
period
in
the
power
spectrum
of
the
data.
This
behavior
could
be
explained
by
a
quasi-‐cyclical
evolution
of
the
equatorial
outflow
of
the
Be
companion
star,
whose
features
influence
the
conditions
for
generating
gamma
rays.
These
findings
open
for
the
first
time
the
possibility
to
use
gamma-‐ray
observations
to
study
the
outflows
of
massive
stars
in
eccentric
binary
systems.
2. Study
of
the
gamma-ray
emission
of
magnetars
at
high
and
very
high
energies
with
the
LAT
and
the
MAGIC
Cherenkov
telescopes.
Magnetars
are
a
peculiar
class
of
neutron
stars
showing
emission
from
radio
up
to
some
hundreds
of
keV.
They
can
be
characterized
through
their
bursting
behavior
and
through
an
energy
loss
rate,
which
is
too
small
to
power
their
X-‐ray
luminosity.
Therefore,
it
is
believed
that
the
X-‐ray
emission
of
the
neutron
star
is
powered
by
the
decay
and
the
instabilities
of
their
strong
magnetic
field.
In
this
thesis,
these
objects
are
studied
for
the
first
time
at
high
and
very
high
energies
with
the
LAT
and
the
MAGIC
telescopes.
We
put
the
first
constraints
on
their
emission
in
this
high
energy
regime.
Furthermore,
this
strong
observational
diagnostic
forces
a
revision
of
the
parameter
space
applicable
for
the
viability
of
the
outer
gap
model
of
Cheng
&
Zhang
(2001)
and
Zhang
&
Cheng
(2002)
to
each
magnetar.
3. Prospects
for
the
Cherenkov
astronomy
with
the
future
Cherenkov
Telescope
Array
(CTA).
The
next
generation
of
Imaging
Air
Cherenkov
Telescopes
will
be
CTA.
This
experiment
is
nowadays
in
the
design
phase.
In
this
thesis
we
evaluate
the
potentialities
of
CTA
to
study
the
non-‐thermal
physics
of
gamma-‐ray
binaries,
which
requires
the
observation
of
high-‐energy
phenomena
at
different
time
and
spatial
scales.
To
do
so
we
study
gamma-‐ray
binaries
in
the
context
of
the
known
or
expected
physics
of
these
sources.
CTA
will
be
able
to
probe
with
high
spectral,
temporal
and
spatial
resolution
the
physical
processes
behind
the
gamma-‐ray
emission
in
binaries,
significantly
increasing
as
well
the
number
of
known
sources.
We
found
that
the
sensitivity
of
CTA
will
lead
to
a
very
good
sampling
of
light
curves
and
spectra
on
very
short
timescales.
It
will
allow
as
well
long
source
monitoring
using
subarrays,
still
with
a
sensitivity
2–3
times
better
than
any
previous
instrument
operating
at
VHE
energies.
In
particular,
it
is
noteworthy
that
CTA
will
reduce
by
a
factor
of
a
few
the
errors
in
the
determination
of
fluxes
and
spectral
indexes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UAB/oai:www.tdx.cat:10803/125975 |
| Date | 30 July 2013 |
| Creators | Hadasch, Daniela |
| Contributors | Torres, Diego F., Font Guiteras, Lluis, Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física |
| Publisher | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Source Sets | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 99 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
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