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Rápidos decaimientos orbitales de los sistemas binarios de rayos-X.

Autor/es: Jonay I. González Hernández, Rafael Rebolo and Jorge Casares

Referencia: 2013, Jonay I. González Hernández et al. MNRAS letters | Enlace

Fig. 1: <em>Panel superior</em>: cambio de fase orbital en el instante de la conjunción inferior (fase orbital cero), <em>T<sub>n</sub></em> , de la estrella secundaria perteneciente al sistema binario de rayos-X de baja masa XTE J1118+480, el cual alberga un agujero negro, frente al número de ciclo orbital, <em>n</em>, sobre la parábola que mejor ajusta los datos observacionales. Las barras de error proporcionan las incertidumbres observacionales. Los círculos llenos verdes corresponden a las determinaciones espectróscopicas, el triángulo azul es una medida fotométrica, los diamantes rojos y el nuevo cuadrado violea son las nuevas determinaciones espectróscopicas obtenidas con el instrumento OSIRIS instalado en telescopio GTC de 10.4m en el observatorio del <em>Roque de los Muchachos</em>. Los paneles pequeños muestran dos simulaciones de MonteCarlo (MC) de 10000 pruebas teniendo en cuenta las incertidumbres en cada punto <em>T<sub>n</sub></em>: (i) con los datos observados, es decir, usando los valores Tn como centro de las distributiones MC (panel pequeño izquierdo), y (ii) utilizando los puntos sobre el ajuste parabólico (panel pequeño derecho). <em>Panel inferior</em>: residuos del ajuste de los valores <em>T<sub>n</sub></em> respecto al número de ciclo orbital <em>n.</em>
Fig. 1: Panel superior: cambio de fase orbital en el instante de la conjunción inferior (fase orbital cero), Tn , de la estrella secundaria perteneciente al sistema binario de rayos-X de baja masa XTE J1118+480, el cual alberga un agujero negro, frente al número de ciclo orbital, n, sobre la parábola que mejor ajusta los datos observacionales. Las barras de error proporcionan las incertidumbres observacionales. Los círculos llenos verdes corresponden a las determinaciones espectróscopicas, el triángulo azul es una medida fotométrica, los diamantes rojos y el nuevo cuadrado violea son las nuevas determinaciones espectróscopicas obtenidas con el instrumento OSIRIS instalado en telescopio GTC de 10.4m en el observatorio del Roque de los Muchachos. Los paneles pequeños muestran dos simulaciones de MonteCarlo (MC) de 10000 pruebas teniendo en cuenta las incertidumbres en cada punto Tn: (i) con los datos observados, es decir, usando los valores Tn como centro de las distributiones MC (panel pequeño izquierdo), y (ii) utilizando los puntos sobre el ajuste parabólico (panel pequeño derecho). Panel inferior: residuos del ajuste de los valores Tn respecto al número de ciclo orbital n.

En este trabajo presentamos nuevas observaciones espectroscópicas realizadas con el instrumento OSIRIS instalado en el telescopio GTC de 10.4m del sistema binario de rayos-X con agujero negro XTE J1118+480 que confirma el decaimiento del período orbital de (dP/dt) = −1.90 ± 0.57 ms yr−1. Este corresponde a un cambio en el período de −0.88 ± 0.27 μs por ciclo orbital. Se han utilizado las observaciones del sistema binario de rayos-X con agujero negro A0620-00 para determinar una derivada del período orbital de (dP/dt)= −0.60 ± 0.08 ms yr−1 (−0.53 ± 0.07 μs/ciclo). La pérdida de momento angular por emisión de ondas gravitatorias es incapaz de explicar estos grandes decaimientos orbitales en estos dos sistemas binarios de corto período. EL decaimiento orbital medido en el sistema A0620-00 es marginalmente consistente con las predicciones de los modelos convencionales incluyendo frenado magnético, aunque se necesita una pérdida de masa del sistema significativa ((dMBH/dt)/(dM2/dt) ≤ 20 por ciento). La caída en espiral de la estrella en XTE J1118+480, sin embargo, no es posible explicarla con ningún modelo estándar, y quizás puede ser entendida mediante frenado magnético bajo campos magnéticos extremadamente intensos, y/o quizás un proceso desconocido o una teoría alternativa de la gravedad puedan explicarlo. Este resultado quizás sugiere una secuencia evolutiva en la que el decaimiento del período órbital se acelera cuando el período orbital decrece. Este escenario quizás tenga un impacto en la evolución y el tiempo de vida de los sistemas binarios de rayos-X de baja masa que albergan agujeros negros.

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