Simulación del espectro de emisión gamma temprana de una nova

Simulaci´n del Espectro de Emisi´n Gamma Temprana de una
o
o
Nova.
Luis Gerardo Sarmiento Pico* and Fernando Cristancho**
(Dated: 18 de Noviembre de 2005)
Antes del momento de m´xima luminiscencia de una explosi´n nova, existe una
a
o
r´pida nucleos´
a
ıntesis de elementos, 7 Be y 22 Na entre ellos, sobre la superficie de la estrella debida a la acreci´n de material rico en hidr´geno.Estos elementos forman con
o
o
su emisi´n el espectro gamma caracter´
o
ıstico de la nova. El presente trabajo muestra
simulaciones de la evoluci´n temporal del espectro, atendiendo dos causas principalo
mente: (i) La contribuci´n del efecto Compton, el cual tiene lugar con la misma masa
o
eyectada por la explosi´n. (ii) La aniquilaci´n positr´nica, la cual tiene implicaciones
o
o
oimportantes en la formaci´n del espectro ya que contribuye en el continuo de energ´
o
ıas
menores a los 511 keV, debido a su posibilidad de aniquilarse en hasta seis fotones.
Tambi´n se trata el problema de la diferencia entre el espectro emitido en el proceso
e
nova con el posible espectro medido con un arreglo de detectores simulado.
PACS numbers: 97.30.Qt;26.30.+k
Keywords: EspectroGamma, Nova, Nucleos´
ıntesis

I.

´
INTRODUCCION

es a´ n objeto de estudio.
u
Las novas son procesos muy violentos y

Los procesos estelares son en general muy son ampliamente estudiados en regiones del
complejos y poco comprendidos, todo lo que espectro electromagn´tico como el Visible,
e
sabemos de ellos se debe a las observaciones y Ultra Violeta, y el Infra Rojo. Son muy pocas
amodelos te´ricos desarrollados, pero la ver- las observaciones en la regi´n gamma del eso
o
dad de lo que realmente ocurre en las estrellas pectro y por eso la mayor´ de los trabajos
ıa
*

en este campo son te´ricos.
o
Electronic address: lgsarmientop@unal.edu.co

**

Electronic address: lfcristanchom@unal.edu.co;

Para poder entender el espectro de

URL:http://www.fisica.unal.edu.co/paginas/

emisi´n de una nova y su posible detecci´n es
o
o

investigacion/gfnun/; Universidad Nacional de

muy util simularlo. En este campo ya existen
´

Colombia; gfnun

varios trabajos que con c´digos hidrodin´mio
a

2

σ, τ, κ

En el presente trabajo se trabaja la evoluci´n del espectro debido a la expansi´n de la
o
o
masa eyectada y al decaimiento de is´topos
oradioactivos que se nucleosintetisan en el pro-

ρ

mo el proceso de explosi´n de la estrella.[1]
o

[cm2 /gr]

cos simulan tanto el proceso de acreci´n, coo

104
102
100
10−2
10−4
10−6
10−8
10−3

10−2

ceso.

II.

´
INTERACCION

GAMMA-MATERIA

Los fotones ciertamente tienen una interacci´n con la materia bien definida, pero dao
do el rango de energ´ que se manejenexıas
iste m´s probabilidad de que ocurran unos u
a
otros. El rango de las energ´ de los procesos
ıas
de inter´s particular de este trabajo va de los
e
10 keV a los 1500 keV.
De acuerdo a este rango de energ´ existen
ıa
tres interacciones principales que se explican
a continuaci´n.
o

Ge-fotoelec
Ge-Compton
Ge-pares

10−1
Energ´
ıa

100

NaI-fotoelec
NaI-Compton
NaI-paresFigura 1: Dependencia con la energ´ de la secıa
ci´n eficaz para distintos efectos en Yoduro de
o
Sodio (NaI) y Germanio (Ge)[4]. Es de anotar
que las curvas para el efecto Compton son identicas y las de producci´n de pares solo se difero
encian un poco en altas energ´
ıas.

Tambi´n es posible aunque es mucho menos
e
com´ n, que ocurra fotodisociacion nuclear y
u
no ser´considerada.
a
Cada fot´n de un haz incidente tiene una
o
cierta probilidad de que sufra los distintos
procesos al atravesar un material (figura 1),

A.

Interacciones Posibles

Un fot´n incidente sobre materia en el rano
go de energ´ mencionado, puede interactuıas
ar sufriendo cualquiera de los tres procesos
siguientes: [2, 3]

si se trata de un haz monoenerg´tico la probe
abilidad de que...