Lecciones del estudio de agn a altas energíasabsorción de rayos x y su variabilidad

  1. Sanfrutos Carreras, Mario
Dirigida por:
  1. Giovanni Miniutti Director/a

Universidad de defensa: Universidad Complutense de Madrid

Fecha de defensa: 01 de julio de 2016

Tribunal:
  1. Francisco Javier Gorgas García Presidente
  2. Jesús Gallego Maestro Secretario
  3. Kazushi Iwasawa Vocal
  4. María Santos Lleó Vocal
  5. Ángeles Díaz Beltrán Vocal

Tipo: Tesis

Resumen

Esta tesis consiste en el estudio en rayos X de los núcleos activos de galaxias (AGN). Desde un punto de vista teórico, este trabajo se enmarca en el paradigma del AGN como un agujero negro supermasivo central alrededor del cual se forma un disco por efecto de la gravedad. El agujero negro acrece materia del disco, favoreciendo la disipación de energía desde sus regiones más internas, en forma de fotones ultravioletas. Estos fotones ganan energía en su interacción con electrones libres muy calientes de las regiones adyacentes al disco (la corona) por efecto Compton inverso, alcanzando energías de los rayos X duros, y siendo reemitidos. La irradiación del disco por estos rayos X da lugar a un espectro de reflexión y a las líneas de emisión fluorescente. Por tanto, desde nuestros observatorios en órbita detectamos una mezcla de al menos dos componentes deformadas debido a los efectos relativistas causados por la cercanía al agujero negro: rayos X sin procesar (el continuo desde la corona), más rayos X procesados (reflexión del continuo en el disco y las paredes internas del toro). Desde el punto de vista observacional, las características espectrales de cada observación (en especial la línea relativista del hierro) aportan información de las regiones más internas de los AGN Los objetos de interés para mi disertación son los AGN no oscurecidos (los que ofrecen una visión directa de sus regiones más internas, sin que el toro de los modelos de unificación se interponga en nuestra línea de visión al núcleo). Los datos empleados a lo largo de esta tesis provienen tanto de observaciones propias, como de los archivos de XMM¿Newton y Chandra La primera parte de esta tesis consiste en el estudio de la variabilidad en rayos X en la galaxia Seyfert 1 SWIFT J2127.4+5654. Encontramos que ésta es debida a absorción, e identificamos las estructuras físicas responsables de la misma a tiempos de escala cortos con las nubes compactas de la región de las líneas anchas. La variabilidad en tiempos de escala más largos, en cambio, está asociada al toro, más extenso. La segunda parte consiste en el análisis de los efectos relativistas que afectan a la física del disco de acrecimiento, y en el estudio de su geometría. Hicimos uso de un modelo espectral relativista que permite simular eclipses en rayos X para estudiar parámetros básicos como el espín del agujero negro, la inclinación del sistema, los tamaños de la fuente y de la nube, su densidad y su estado de ionización. Las anisotropías detectadas en el flujo computado desde espectros tomados a lo largo de un mismo eclipse son atribuibles al efecto Doppler relativista, resultando de este modo útiles para determinar la geometría de las regiones más próximas al agujero negro. En la tercera parte estudiamos el warm absorber (gas fotoionizado en forma de vientos a alta velocidad, causante de la absorción en AGN no oscurecidos) en la galaxia ESO 323-G77. Caracterizamos su localización, velocidad, tamaño, ionización, densidad, temperatura y origen con gran precisión mediante espectroscopía de rayos X de alta resolución. A partir de las líneas de absorción reveladas por Chandra, identificamos dos warm absorbers con densidades de columna e ionizaciones constantes, por lo que éstos son debidos a material homogéneo y extenso escapando del sistema. Encontramos una tercera nube absorbente, menos ionizada, sustituyendo al material neutro que se suele hallar en fuentes oscurecidas por nubes poco densas. Este material varía en densidad de columna a largos tiempos de escala, lo que demuestra su naturaleza heterogénea. Además, su ionización responde a las variaciones intrínsecas de luminosidad de la fuente de rayos X en tiempos de escala cortos, por lo que la nube está en equilibrio de fotoionización con la fuente. Los datos analizados son compatibles con que todas las nubes absorbentes cohabiten entre los extremos interior y exterior del toro, compartiendo la misma presión, y confinando unas estructuras a las otras