Tomography of the sn 1987a ejecta and agn core-shifts with high-precision astrometry

• Autores: Francisco Jesus Abellan de Paco
• Directores de la Tesis: Juan María Marcaide Osoro (dir. tes.) , Iván Martí Vidal (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2018
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Alberdi Odriozola (presid.) , Markus Wittkowski (secret.) , Luigina Feretti (voc.)
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  • Tesis en acceso abierto en: TESEO
• Resumen

  • Esta tesis trata dos temas muy distintos: (1) el estudio de las estructuras y movimientos propios de los chorros de los núcleos activos de galaxias (AGN) que componen la muestra S5 del casquete polar, por medio de astrometría global de alta precisión con la técnica de interferometría de muy larga base (VLBI); y (2) la reconstrucción tomográfica (i.e., 3D) de la emisión molecular de la parte interna de la supernova SN 1987A y su comparación con modelos de explosión de supernovas.

    En la primera parte, presentamos el análisis astrométrico diferencial llevado a cabo para todas las fuentes de la muestra S5 del casquete polar. Se consigue aplicar por primera vez a 43 GHz la técnica de astrometría de alta precisión con VLBI, haciendo uso del observable retraso de fase. Estos resultados astrométricos se comparan con los obtenidos a 15 GHz durante la misma época de observación (año 2010), y también a los obtenidos a 15 GHz en una época anterior (año 2000).

    Las diferencias en las separaciones entre fuentes de los pares de fuentes observados en común en las dos épocas son compatibles a nivel de 1σ entre las bandas U (15 GHz) y Q (43 GHz). El intervalo de tiempo entre las distintas observaciones nos permite estudiar los movimientos propios de los núcleos (“cores”) de las fuentes con precisiones de unos pocos microsegundos de arco por año (μas/yr). Estudiamos la estabilidad de la posición de las fuentes analizando los cambios en las posiciones relativas de los cores de los chorros a lo largo de una década. Encontramos desplazamientos del orden de 0.1 − 0.9 milisegundos de arco en fuentes cercanas entre sí entre las dos épocas, lo que se traduce en unos movimientos propios asociados a los cores de aproximadamente unas decenas de μas/yr. Estos resultados tienen implicaciones en el modelo estandar de chorros de AGN (según el cual las posiciones de los cores son constantes en el tiempo).

    Gracias a un análisis quasi-simultáneo de las observaciones de 2010 en banda U y Q, hacemos mapas de índice espectral y estudiamos los efectos cromáticos (i.e., core-shift) que se producen en el núcleo de las radiofuentes utilizando tres métodos independientes. Las magnitudes de los core-shifts obtenidos con los tres métodos son del mismo orden. Sin embargo, existen algunas discrepancias en las orientaciones de los core-shifts determinadas con cada método. En algunos casos, estas discrepancias se deben a deficiencias del método. En otros casos, las discrepancias reflejan supuestos del método en sí y podrían ser atribuídas a curvaturas en los chorros y/o a que dichos chorros no sean cónicos.

    En la segunda parte de la tesis, presentamos los resultados de la tomografía de SN 1987A con líneas de monóxido de carbono (CO) y monóxido de silicio (SiO) para determinar la morfología de la emisión molecular en las zonas más internas del remanente de la supernova. Las estrellas más masivas finalizan su vida en explosiones de supernova que se producen cuando su núcleo colapsa gravitatoriamente, enriqueciendo el medio interestelar con nuevos elementos sintetizados durante la explosión. Después del colapso del núcleo, se producen inestabilidades en la explosión a medida que el choque se propaga hacia afuera a través de la estrella progenitora. Observaciones de la composición y la estructura de las regiones más internas de este tipo de supernovas por medio de su emisión radiativa proporcionan una prueba directa de las inestabilidades y de los nuevos productos sintetizados en la explosión.

    SN 1987A, en la Gran Nube de Magallanes, es la única supernova en la cual la parte interna puede ser resuelta antes de verse afectada por la interacción con el medio circundante. Nuestras observaciones de SN 1987A con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) son las de mayor resolución hasta la fecha y revelan en detalle la morfología de la emisión del gas molecular frío en las regiones más internas del remanente. Las distribuciones 3D de la emisión de CO y de SiO son distintas, pero en ambos casos se encuentra un déficit de emisión en la parte central con una forma de emisión que recuerda a una distribución de tipo toroidal. Esta distribución puede ser debida al calentamiento radiactivo que se produjo en las primeras semanas tras la explosión (“nickel heating”). Asimismo, se encuentra que la distribución de la emisión de ambas moléculas presenta un aspecto “grumoso”. Las escalas de tamaño de dicha distribución se comparan cuantitativamente con los más sofisticados modelos hidrodinámicos, estableciendo de esta manera límites en la física relacionada con la explosión de la supernova y con la estrella progenitora.