Simulaciones de magnetosferas en sistemas binarios compactos: estudio de métricas aproximadas y su implementación numérica

Abstract

En los sistemas binarios compactos, cuando al menos uno de los objetos es una estrella de neutrones, se espera que se genere una magnetosfera conjunta poblada por un plasma tenue y campos magnéticos intensos. En dichos entornos, la interacción del plasma con la dinámica propia del sistema binario permite canalizar parte de la energía cinética hacia la producción de señales electromagnéticas. El programa ONION realiza simulaciones de la evolución de estos sistemas en las últimas órbitas estables previas a la colisión. El código permite estudiar la dinámica del plasma sobre un espacio-tiempo de fondo. En las simulaciones de sistemas binarios agujero negro/estrella de neutrones realizadas anteriormente con ONION, solo se tuvo en cuenta la curvatura del espacio-tiempo causada por la presencia del agujero negro, pero no se consideró la curvatura que causa la estrella compañera. El objetivo de este trabajo es explorar distintas posibilidades de métricas aproximadas que representen tanto la presencia del agujero negro cómo de la estrella de neutrones. Luego, estudiar la validez de las mismas y eligiendo la que se considere más representativa, implementarla en el programa ONION para estudiar cómo el efecto de la curvatura de la estrella altera las propiedades de la magnetosfera que rodea a la misma.

In compact binary systems, when at least one of the objects is a neutron star, a magnetosphere with tenuous plasma and intense magnetic fields is expected. In these environments due to the interaction between the plasma and the dynamic of the binary system part of the kinetic energy can be channeled to produce electromagnetic signals. ONION simulates the evolution of these binary systems in the last orbits before merger. With the code one can study the dynamic of plasma in a background space-time which is represented by a given metric. In the last simulations of the binary black hole/ neutron star system made with ONION the curvature of the black hole was only taken into account in the background space-time, whereas the curvature of the neutron star wasn't taken into account. The aim of this work is to explore approximated metrics which represent the curvature of both objects, like the metric proposed in [key-F. Lopez]. Then study the validity of these approximated metrics and implement the most representative metric in ONION to study how the curvature of the neutron star affects the properties of the magnetosphere which surrounds the system.