Simulações do desempenho do experimento mirax e estudo de 1E 1740.7-2942 com os satélites integral e XMM-Newton

• Autor(a) principal: Manuel Antonio Castro Avila
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2015/02.06.19.21

O desenvolvimento de instrumentos para uso em Astrofísica de Altas Energias testemunhou grandes avanços nos últimos 50 anos a partir da descoberta da primeira fonte de raios X fora do sistema solar. Um grande número de missões a bordo de satélites foram desenvolvidas e colocadas em órbita, permitindo estudar objetos associados a fontes emissoras de raios X e $\gamma$ que apresentam condições físicas extremas, impossíveis de se reproduzir em laboratórios na Terra. Desenvolver estas missões requereu o desenvolvimento de novas tecnologias e técnicas de observação, principalmente nos campos de detectores e sistemas de imageamento. Para desenvolver novos instrumentos nesta área, precisa-se estudar, através de simulações, qual será o desempenho do instrumento através do modelamento de seu comportamento quando exposto aos diversos campos de radiação e partículas presentes no ambiente no qual irá operar, especialmente em virtude do intenso ruído de fundo que está sempre presente. Nessas simulações, é preciso construir um modelo de massa detalhado da instrumentação e levar em consideração os diversos campos de radiação e partículas que estão presentes no ambiente onde o instrumento será exposto. Também é crucial simular observações das fontes que serão estudadas com o instrumento desenvolvido. Nesta tese de doutorado apresentamse resultados de simulações do comportamento instrumental da câmera de raios X duros que está sendo desenvolvida no âmbito da missão MIRAX. Utilizamos o conhecido pacote GEANT4 para calcular todas as interações de fótons e partículas em um modelo de massa detalhado que foi construído e usado como dado de entrada para o programa. Isso permitiu estudar em detalhe as contribuições individuais das principais componentes para o ruído de fundo que estarão presentes nas medidas reais a serem efetuadas pelo instrumento. Consideramos as interações de fótons, prótons e nêutrons no satélite na órbita baixa ($\sim$650 km), quase-equatorial e circular em que o MIRAX irá operar. Os campos de radiação foram modelados a partir de espectros de entrada obtidos da literatura. Implementamos a geometria completa do MIRAX e simulamos a interação de cada tipo de partícula com o instrumento, medindo a energia depositada pelas partículas que atingem o plano de detecção. Os resultados dessas simulações estão sendo usados para definir a melhor configuração de blindagem para a câmera. Nesta tese também são apresentados resultados de análises espectrais e temporais da fonte 1E 1740.7-2942, um candidato a buraco negro, usando dados dos observatórios INTEGRAL e XMM-Newton. Para estudar o comportamento espectral e temporal de 1E 1740.7-2942, usamos observações simultâneas (XMM-Newton + INTEGRAL) para três épocas, que permitiram estudar os estados espectrais da fonte e sua variabilidade. Utilizando dados do satélite INTEGRAL durante um período de 10 anos, analisamos também importantes variações na emissão da fonte, caracterizando a emissão com diferentes modelos espectrais.