Estudi dels efectes de la rotació en models hidrodinàmics d'acreció sobre estrelles compactes
David Martin Rodriguez va defensar la seva tesi dirigida per Jordi José el 7 de juliol de 2023 al Campus Diagonal-Besòs. Titulada “Hydrodynamic Models of Accretion onto Rotating Compact Stars”, la tesi es centra en investigar els efectes de la rotació i les inestabilitats provocades per aquesta (circulació meridional i turbulències degudes a la rotació diferencial) en les erupcions de raigs X de tipus I (o type I X-Ray Bursts), que tenen lloc a la superficie d’estrelles de neutrons en acreció. En particular, l'estudi es centra en l'estudi de les propietats observables (corbes de llum, períodes de recurrència i nucleosíntesi) d’aquestes erupcions
Els models hidrodinàmics són essencials per a la nostra comprensió de la física de les explosions estel·lars, i concretament, per a determinar la seva contribució potencial a les abundàncies químiques galàctiques.
En aquest treball, un codi hidrodinàmic unidimensional (en simetria esfèrica), en formulació lagrangiana (codi SHIVA), construït originalment per a modelar explosions de noves clàssiques (José i Hernanz 1998; Jose 2016), s'ha millorat tant computacionalment, amb la seva paral·lelització (Martin, Jose i Longland 2018), com físicament amb l'addició de la rotació. Aquestes millores ens permeten presentar aquí els primers models d’erupcions de raigs X que inclouen acreció, convecció, nucleosíntesi i rotació de manera simultània.
La rotació s'implementa tradicionalment en codis 1D adoptant tres hipòtesis: 1) Rotació 'shellular' (velocitat angular i composició química constant en una isòbara); 2) Aproximació de Roche (és a dir, massa fortament concentrada centralment); i 3) Volums equivalents (l'el·lipsoide en rotació s'aproxima mitjançant una esfera del mateix volum). Les inestabilitats induïdes per la rotació són tractades per mitjà de l'equació de transport del moment angular per circulació meridional, difusivitat horitzontal turbulenta i gradients del pes molecular mitjà. Aquesta equació s'ha ampliat per a tenir en compte també l'expansió i la contracció en models no estacionaris.
En aquesta tesi doctoral, investiguem els efectes de la rotació sobre les propietats de les fonts eruptives de raigs-X. Els nostres càlculs confirmen l'efecte de lifting causat per la rotació així com l'important expansió de la fotosfera amb l'augment de la velocitat angular. A més, la rotació també té efecte en diversos observables dels X-ray bursts: les corbes de llum i la nucleosíntesi associada. Models amb velocitats de rotació més grans donen lloc a corbes de llum de major durada, amb formes significativament diferents. La rotació també redueix els temps de recurrència entre erupcions. Respecte a la nucleosíntesi produïda en X-ray bursts de tipus I, tots els models estudiats mostren un patró d'abundàncies químiques, després de cada erupció, dominat per la presència d'elements de massa intermèdia (és a dir, 32S, 60Ni, 64Zn). La diferència més notable és la quantitat de combustible no cremat (1H i 4He) després de la seqüència d'explosions, que depèn de la velocitat de rotació específica adoptada.
Comparteix: