Modelando erupções em novas-anãs como eventos de transferência de matéria

Abstract

Em novas-anãs, uma estrela de tipo tardio transfere matéria para uma companheira anã branca através de um disco de acréscimo. Novas-anãs sofrem erupções recorrentes em escalas de tempo de dias-meses, nas quais o disco de acréscimo aumenta de brilho por fatores 20-100. Dois modelos competem pela explicação das causas dessas erupções. O modelo de instabilidade no disco (DIM) atribui as erupções a uma instabilidade termo-viscosa no disco que o faz transicionar de forma cíclica entre um estado frio e de baixa viscosidade (quiescência) e um estado quente e de alta viscosidade (erupção). Já o modelo de instabilidade na taxa de transferência de matéria (MTIM), atribui as erupções à resposta de um disco com viscosidade constante (e alta) a aumentos súbitos na taxa de transferência de matéria da secundária. Essa tese visa ampliar o espaço de parâmetros do MTIM investigando a resposta de um disco viscoso a pulsos de transferência de matéria com vários formatos e com diferentes perfis radiais para o parâmetro de viscosidade a. A partir dos resultados das simulações, são obtidas a evolução temporal da distribuição radial de temperatura do disco e da luminosidade do disco em bandas fotométricas de interesse, para comparação direta com as observações em experimentos de imageamento indireto de discos de novas-anãs ao longo de uma erupção. Queremos verificar se existem combinações de parâmetros do modelo que expliquem bem as erupções em novas-anãs. São reportados os resultados do desenvolvimento de um programa de simulações da resposta de discos de acréscimo a pulsos de matéria aumentada, no contexto do MTIM. Obtivermos a primeira modelagem de erupções em novas-anãs usando o ?2 para selecionar, em um grid de simulações, a combinação de parâmetros de melhor ajuste às observações da nova-anã EX Draconis. O modelo de melhor ajuste reproduz satisfatoriamente tanto as variações de brilho quanto as de raio ao longo de um ciclo de erupção. Também modelamos o declínio da erupção da AM CVn eruptiva YZ Leonis Minoris como um evento MTIM, inferindo um parâmetro de viscosidade a = 1.5, e ajustamos a distribuição radial de temperatura do modelo às observações para estimar a taxa de transferência de matéria em quiescência.

Abstract: In dwarf novae, a late-type star transfers matter to a white dwarf companion through an accretion disc. Dwarf novae show recurrent outbursts at days-months timescales, in which the accretion disc increases in brightness by factors 20-100. Two models compete for the explanation of the causes of these outbursts. The disc instability model (DIM) explains the outbursts in terms of a thermal-viscous instability in the disc which causes it to cyclically transition between a cold and low viscosity state (quiescence) and a hot and high viscosity state (outburst). On the other hand, the mass transfer instability model (MTIM) explains the outbursts in terms of the response of a disc with constant (and high) viscosity to sudden increases in the mass transfer rate from the secondary. This thesis aims to expand the parameter space of the MTIM by investigating the response of a viscous disc to mass transfer pulses with various shapes and with different radial profiles for the viscosity parameter a. From the results of the simulations, the time evolution of the disc's radial temperature distribution and luminosity in photometric bands of interest are obtained, for direct comparison with the observations in experiments of indirect imaging of dwarf novae discs along an outbursts. We want to check whether are there combinations of model parameters which satisfactorily explain dwarf nova outbursts. We report the results of the development of a program to simulate the response of accretion discs to pulses of enhanced mass transfer, in the context of the MTIM. We obtain the first modeling of a dwarf nova outburst by using ?2 to select, from a grid of simulations, the best-fit parameters to the observations of the dwarf nova EX Draconis. The best-fit model satisfactorily reproduces the observed time evolution of the brightness and the changes in outer disc radius along the outburst cycle. We also modeled the outburst decline of the eruptive AM CVn type object YZ Leonis Minoris as an MTIM event, finding a viscosity parameter of a = 1.5, and we fitted a model radial temperature distribution to the observations to estimate the quiescence mass transfer rate.