Simulaciones de magnetosferas en sistemas binarios compactos: Estudio de métricas aproximadas y su implementación numérica | Trabajo Especial de la Licenciatura en Física

Resumen: Los sistemas binarios compactos son aquellos compuestos por dos objetos compactos, como agujeros negros o estrellas de neutrones, que orbitan alrededor de un centro de masa común. Cuando al menos uno de estos 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. La caracterización de estas potenciales señales electromagnéticas precursoras (es decir, producidas antes de la colisión) es de gran relevancia en el actual contexto de astronomía de múltiples-mensajeros, inaugurada a partir de las primeras detecciones de ondas gravitacionales.

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, representado por una métrica dada. 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 (a través de una métrica de Kerr-Schild), 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 como 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, comparando con los resultados obtenidos anteriormente.