Evolução do Campo Magnético em Binárias Relativísticas

 
Autor: 
Camile Mendes
Informações Gerais
Departamento: 
astronomia
tipo: 
Doutorado
Data da Defesa: 
2017
Orientadores
Orientador: 
Jorge Ernesto Horvath

Sabemos atualmente que pulsares são estrelas de nêutrons, objetos extremamente densos e com forte campo magnético, rotacionando a taxas que podem chegar a milissegundos. São objetos que emitem radiação em diversas faixas de frequência, embora tenham sido estudados primeiramente em rádio. O nome, pulsar, tem origem no desalinhamento entre os eixos magnético e rotacional, o que faz com que a radiação emitida pelo eixo magnético seja detectada aqui na Terra como pulsos, em analogia à luz de um farol distante.

Existe uma classe especial de pulsares em sistemas binários que engloba os chamados pulsares “black widow” e “redbacks”, coletivamente denominados “spiders”. Black widows e redbacks foram identificados como duas fases do mesmo sistema binário relativístico.

Nessa tese, estudamos o problema do decaimento do campo magnético nos pulsares black widow. Observa-se que pulsares black widow possuem campo magnético da ordem de 2 x 108 G, muito mais altos do que se esperaria pelos cálculos de sua idade evolutiva. Também se observa que a temperatura desses pulsares é da ordem de 106-7 K. Assim, o problema que nos dispusemos a resolver nessa tese é o problema do decaimento do campo magnético desses pulsares, discutindo possíveis mecanismos físicos para explicar por que esse campo atinge um valor limite (denominado  bottom field).

Resolvemos o problema integrando numericamente a equação de indução adaptada a cada fase evolutiva do sistema, desde a fase LMXB até a fase final na qual temos o pulsar black widow propriamente dito. As fase evolutivas consideradas foram três, seguindo o cenário proposto por Benvenuto et al., 2012: quando o pulsar estava isolado antes da fase LMXB; uma fase longa de acreção representando a fase LMXB na qual a acreção é contínua, e uma fase posterior com acreção intermitente e por fim uma fase sem acreção já nos estágios nos quais temos de fato o pulsar black widow.

O sistema de equações é resolvido usando o método Crank-Nicolson modificado e assumimos que o campo magnético tem geometria dipolar e que os episódios de acreção são sempre acreção esférica.

O pulsar, por sua vez, é modelado como uma estrela hadrônica de massa 1.34 massas solares cuja crosta, onde o campo magnético está ancorado, tem o valor do parâmetro de impureza adaptado para cada fase evolutiva, dado que as impurezas influenciam na condutividade elétrica da crosta e, portanto, na evolução do campo magnético.

Os resultados mostram que o campo magnético não decai abaixo de um valor mínimo apesar do longo tempo de evolução do sistema e dos episódios de acreção, que fazem com o campo magnético decaia mais rapidamente do que sem a acreção. No cenário aqui modelado, mostramos que na fase black widow, a evolução do campo magnético eh controlada majoritariamente pelo valor da temperatura do pulsar, que ainda mantém-se relativamente alta, contrariando os modelos teóricos de resfriamento.

Calculamos, também, o quanto de energia (luminosidade) que deve estar sendo gerada no pulsar para que sua temperatura seja mantida nos valores observados, de modo a manter o campo magnético aproximadamente constante nessa fase evolutiva. Sugerimos, então que deve haver um mecanismo físico ainda não entendido que esta aquecendo o pulsar.

AnexoTamanho
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