Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons

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1 (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons Lívia Silva Rocha Universidade de São Paulo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas 13 de abril de 2018

2 (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 1 Introdução 2 Motivações 3 Objetivos 4 Metodologia

3 Introdução Histórico Revisão histórica 1932: J. Chadwick descobre a existência dos nêutrons; 1934: W. Baade e Zwicky propõem que as supernovas deviam corresponder ao nascimento das estrelas de nêutrons; 1967: Hewish et al observam o primeiro pulsar; 1968: T. Gold associa os pulsares às estrelas de nêutrons; (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19

4 Introdução O surgimento das NS (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 Figure 1: Evolução estelar: A partir da massa que a estrela possui na MS, determina-se o caminho evolutivo que ela percorrerá ao longo de sua vida. (Disponível em

5 Introdução O surgimento das NS (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 O surgimento das NS Dependendo da massa da protoestrela a temperatura da mesma atinge o ponto de ignição para fundir H em He Ciclo PP e ciclo CNO: H He Estrelas entram na Sequência Principal (MS);

6 Introdução O surgimento das NS O surgimento das NS Reação termonuclear continua até a formação do caroço de 56 Fe; A estrela é mantida pela pressão de degenerescência dos elétrons; É favorecido o processo de captura eletrônica: p + + e n + ν e Fotodesintegração do Ferro: γ + 56 Fe 13α + 4n (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19

7 Introdução O surgimento das NS (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 Figure 2: Remanescente da supernova RCW 86. Primeira supernova observada da qual se tem relato (185 d.c.)(disponível em: feature 2173.html)

8 Introdução O surgimento das NS (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 Figure 3: Remanescente da supernova de 1054, a Crab Nebula. (Disponível em:

9 Introdução O surgimento das NS Massa máxima das NS Limite de Chandrasekhar para objetos suportados pela pressão de degenerescência do elétrons: 1.4M NS deveriam ter massa em torno de 1.4M ; Observações concordavam com a previsão de uma escala única para a distribuição de massa das NS; (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19

10 Motivações O problema da massa máxima (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 Figure 4: Amostra da massa de estrelas de nêutrons em sistemas binários. A diferença nas barras de erro é devido aos métodos utilizados em cada determinação. (Extraída de

11 Motivações O problema da massa máxima (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 Espectroscopia Figure 5: Espectro da companheira do X-ray pulsar SMC X-1. Figure 6: Velocidade radial da companheira do X-ray pulsar SMC X-1 obtida apartir de apenas uma linha espectral. A combinação da velocidade radial com a inclinação do sistema e a função de massa permitem determinar a massa do pulsar.

12 Motivações O problema da massa máxima (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 Shapiro delay Figure 7: a)magnitude do Shapiro delay para todos os outros parâmetros fixados. b)ajuste residual para um modelo orbital que não leva em conta os efeitos relativísticos. Parte do sinal do Shapiro delay é absorvida. c)resíduos pós-ajuste para o modelo completamente relativístico. Figure 8: a)função densidade de probabilidade a posteriori com parametrização gaussiana. b)pdf para a massa do pulsar, utilizando uma distribuição normal.

13 Motivações O problema da massa máxima (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 Figure 9: Histograma das massas de estrelas de nêutrons em diferentes sistemas binários (Valentim et al. 2011)

14 Motivações O problema da massa máxima (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 Figure 10: Disco de acreção em sistema binário. (Disponível em:

15 Objetivos Determinar: Distribuição de massa; Massa máxima; Massa mínima; (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19

16 Metodologia (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 Estatística Bayesiana Muito utilizada para amostras com poucos dados: p(h i D, I) = p(h i I)p(D H i, I) p(d I) A qualidade dos resultados é avaliada pelo BIC.

17 Metodologia Função de Verossimilhança L(θ D, M) = N p(m i D, M) i N p(m j D, M) j Para comparar modelos calcula-se a razão entre as funções de verossimilhança; Para estimar os melhores parâmetros de um dado modelo maximiza-se a função; (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19

18 Metodologia Função de Verossimilhança Maximização da verossimilhança Valentim et al. (2011): Considerando modelos com 1, 2 e 3 picos: R = dois picos um pico 1 R = três picos dois picos? Figure 11: Parâmetros que maximizam a função. Os valores nos contornos indicam a probabilidade de se obter as massas M 1 e M 2 na região em questão. (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19

19 Agradecimentos (IAG - USP) Distribuição de massa das Estrelas de Nêutrons 13 de abril de / 19 Obrigada pela atenção!