Cascadas electromagn

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Cascadas Electromagnéticas
Por Mariana Para el seminario Introducción a la
Astrofísica Relativista
Marzo 2004
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Introducción

• Mecanismos de emisión
• Bremsstrahlung
• Sincrotron
• Compton inverso

Electrones relativistas
(por interacción con el medio)

• Mecanismos de absorsión
• en campo de núcleos
• en campo mágnetico
• interacción con fotones

Fotones con altas energías
(por interacción con el medio)
Si estos procesos se "alimentan" mutuamente se
genera una cascada electromagnética
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Materiales Gas de fotones Campo magnético
INTERÉS ASTROFÍSICO ?
Regiones con condicones favorables para la
aceleración de partículas, donde los proce- sos
radiativos son rápidos, y se absorbe dentro de
la fuente.
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• lluvias de partículas

Después de t l el nro total N2t Cada particula
E E0 / N E0 2 - t
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En principio, una cascada electromagnética puede
ser descripta por completo si se tiene
información sobre todas las partículad que
intervienen en ella, y las propiedades de sus
interacciones en un rango amplio de energía.
Resolver las ecuaciones de difusión.
Dos enfoques
Simular el comportamiento muchas veces, para ver
la tendencia
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Ecuaciones diferenciales
Considerar f( E,t ), y g( E,t ) que dan el numero
de electrones y de fotones, con energía en ( E,
EdE ) a la profundidad t.
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Ecuaciones diferenciales
O simbolicamente
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Ecuaciones diferenciales
APROXIMACIÓN A Despreciando colisiones e
introduciendo las expresiones asintóticas de las
proba- bilidades de interacción, que dependen de
E'/E El sistema tiene solución analítica!
Dada en forma paramétrica
por Rossi Greisen (1941)
La solución es independiente del tipo de
material.
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Resultados de la Aproximación A
Luminosidad recibida en t 22 r.l., inyección
mono-energética E0 215 TeV
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Los resultados de la Aproximación A, en su rango
de validez, concuerdan con los obtenidos por
integración numérica de las ecuaciones de
difusión sin aproximaciones. Aharonian
Plyasheshnikov (2003)
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Cascadas en gas de fotones
Valores altos de t indican que I ? I e-t y debe
considerarse el desarrollo de una cascada
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• Distintos comportamientos en los limites de
  Thomson y Klein-Nishina.
• Cuando k ? 0 es poco probable superar el umbral
  de creación de pares.

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Espectro diferencial de fotones. Se inyectan
fotones con k 10 3, en un campo de radiación
Planckiano. Profundidad indicada en la curva, en
unidades de radiation length.
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Binarias con emisión X, componente no
despreciable de Br
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(No Transcript)
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Falta poco !!!
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Esquema de simulación Protheroe 1986
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(No Transcript)
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Log E eV
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Influencia del índice espectral de la
distribución inyectada
Esperamos que los efectos del procesamiento por
cascadas electromagnéticas sean menos notorios
para espectros inyectados blandos.
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Algunos resultados
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Comparación efectos del procesamiento por
cascadas de un espectro de producción concreto
Romero et al. (2003)
Redistribución hacia energías menores !
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Inyección local de pares Leptones secundarios
dentro del sistema
(ya enfríados por IC)
en un campo mágnético B 1 Gauss
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Conclusiones y proyectos a futuro

• Contamos con un código para la simulación de
  cascadas IC unidimensionales originadas en
  proximidades de una estrella, que incorpora
  correctamente la geometría.
• Ayuda a un modelado más realista del espectro
  esperado.
• Efecto hallado se incrementa la luminosidad en
  el rango GeV para espectros no muy blandos,
  influenciando en la variabilidad aunque las
  condiciones de inicio sean constantes.
• A futuro
• incorporar la absorción de otros campos
  radiativos (ej. discos de decreción/acreción)
• tridimensionalizar la cascada si la influencia
  del campo magnético no puede ser despreciada
• contemplar la posibilidad de un cambio en el
  mecanismo dominante para las pérdidas radiativas
  de los electrones