Discs al voltant de púlsars ultraràpids amb període de mil.lisegon: Observacions i simulacions numèriques

Els púlsars amb període de mil·lisegon (MSP) representen un subconjunt especial i fascinant de púlsars impulsats per rotació. Els MSP es distingeixen pels seus períodes de rotació excepcionalment ràpids (Ps < 30 mil·lisegons) i els seus potents camps magnètics (que oscil·len entre 10⁸  i 10⁹ Gauss). Es creu que aquestes estrelles de neutrons (EN) que giren ràpidament es formen mitjançant un procés en què la transferència de massa des d'una estrella companya en un sistema binari fa que l'estrella de neutrons s'acceleri i giri amb períodes de mil·lisegons. Aquest procés de “reciclatge” no sols rejoveneix el púlsar sinó que també dóna llum sobre els complexos mecanismes de l'evolució estel·lar.

Aquesta tesi consta de dues parts. La primera part explora una població d'estrelles de neutrons amb dades d'observació de raigs X (part observacional, primera figura). Se sap que els cúmuls globulars (GC) són extremadament eficients en la formació de MSP i binàries de raigs X de baixa massa (LMXB), a causa de les altes densitats estel·lars. Atès que molts d'aquests MSP i LMXB estan estretament empaquetats dins del nucli del GC, les seves contrapartides de raigs X només es poden resoldre completament utilitzant la resolució angular de subarc de segon de Chandra. En aquesta tesi, es presenta un estudi profund del GC M28 (NGC 6626). Descobrim una modulació del flux orbital de raigs X de doble pic en M28I (IGR J18245–2452) durant el seu estat de púlsar, centrada al voltant de la conjunció inferior del púlsar. Utilitzant models d'atmosfera d'estrelles de neutrons amb hidrogen i heli superficial, inferim un radi d'estrella de neutrons de R=9,2-11,5 km i R=13,0-17,5 km, respectivament, per a una massa de estrella de neutrons de 1,4 Mʘ (rang de confiança del 68%).

A la segona part de la tesi, estudiem la interacció del camp magnètic de l'EN amb el disc d'acreció proper, fent simulacions detallades de magnetohidrodinàmica (MHD) que incorporen estructures de disc realistes a les simulacions numèriques (part de simulació: segona figura) . L'objectiu principal d'aquesta secció és dilucidar el mecanisme que impulsa les transicions d'estat als MSP transicionals, l'origen físic dels quals continua sent en gran mesura desconegut. Algunes simulacions prèvies sense camp magnètic van permetre establir una configuració de disc estable, que va servir com a base de l’estudi principal. Simulacions posteriors van introduir camps magnètics creats per l'EN i amb diferents angles d'inclinació entre l'eix de rotació de l'EN i el moment magnètic per estudiar-ne l'impacte en l'estabilitat del disc i l'evolució a curt termini de la porció simulada del disc. Les nostres simulacions van mostrar, per primera vegada, que amb els rotadors alineats es mantenia l'estabilitat del disc després de completar múltiples òrbites, mentre que els angles d'inclinació amb valor moderat o alt desestabilitzaven el disc bloquejant l'acreció de matèria des de disc a l'EN.