Grupo de Astrofísica

Estrelas binárias

Processos de acréscimo em binárias compactas

Discos de acréscimo (DAs) são um fenômeno importante em astrofísica, pois ocorrem em uma ampla gama de cenários e situações e são fundamentais para se compreender a formação de sistemas planetários e de estrelas e explicar a enorme energia observada em quasares e AGNs. Apesar dos esforços desenvolvidos ao longo das últimas décadas, tanto no campo teórico quanto no observacional, a estrutura e a física básica dos DAs permanecem pouco compreendidas. Os melhores prospectos para avanços significativos do conhecimento nesta área residem em estudos espacialmente resolvidos de DAs.

O objetivo desta linha de pesquisa é melhorar o conhecimento acerca da física dos DAs, tentando entender os mecanismos relevantes na determinação das estruturas radial e vertical do disco, a natureza e a magnitude da viscosidade responsável pelo acréscimo, bem como a origem da cintilação instrínseca de brilho (flickering) característica dos processos de acréscimo. Para tanto, investigamos discos de acréscimo em torno de anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros em sistemas binários em interação (FIGURA 1) com técnicas de mapeamento por eclipses (FIGURA 2) e Tomografia Doppler [1], resolvendo e mapeando estruturas em escalas angulares da ordem de micro-segundos de arco [2].

Estas técnicas permitem isolar e estudar o espectro da radiação emitida em qualquer parte do DA [e.g. 3] (FIGURA 3). Ajustando modelos de atmosferas de discos a estes espectros, somos capazes de determinar a dependência radial dos parâmetros fisicos do DA – a temperatura do gás emissor, a densidade superficial, o número de Mach, e o gradiente vertical de temperatura. Através da comparação das propriedades de sistemas distintos, estamos explorando os efeitos de diferenças na massa do objeto central, inclinação, irradiação no disco, e período orbital no espectro observado.

A partir do conjunto de eclipses de cada objeto, pretendemos estudar e mapear a distribuição das fontes de flickering e acompanhar a evolução secular da distribuição de brilho dos seus DAs. Esta evolução segue as mudanças na taxa de acréscimo bem como a movimentação de frentes de onda de aquecimento e resfriamento durante erupções do disco, fornecendo testes cruciais para modelos de instabilidade e viscosidade em DAs. Observações sistemáticas de eclipses em binárias ao longo do ciclo eruptivo permitem obter uma sequência de instantâneos da evolução da estrutura de seus DAs (FIGURA 4).

Para estes trabalhos, dispomos de um amplo conjunto de dados de fotometria e espectroscopia de alta resolução temporal obtidos com o HST e a partir de telescópios em terra.