Hadronic gamma-ray production in microquasars with equatorial winds

Abstract

Los microcuasáres son sistemas binarios con emisión en rayos X vinculada a acreción, en los cuales se han detectado chorros de partículas relativistas (jets) a través de su emisión en bandas de radio. La transferencia de masa al objeto compacto puede darse a través del viento ecuatorial de la primaria, cuando ésta es de tipo espectral temprano, como es el caso del microcuásar LSI +61 303. En estos casos se dará inevitablemente una interacción entre el viento estelar y los jets, que puede resultar en la emisión de fotones con muy alta energía. El interés por este escenario resurge a partir de la confirmación de los microcuásares como fuentes detectadas a energías en el rango TeV. Presentamos un modelo para la emisión de rayos gamma que se origina en la interacción de protones relativistas del jet, con los protones fríos de un viento confinado en un disco circunestelar. Se calculó también, en forma simplificada, la emisión de los leptones secundarios. Teniendo en cuenta efectos de opacidad en la fostósfera, hemos podido estimar una curva de luz y un espectro que pueden ser contrastados con las mediciones de observatorios en altas energías como MAGIC o HESS.

Microquasars are accreting X-ray binary systems with non-thermal radio jets. When the primary is a highmass early-type star, the compact object accretes from the stellar wind. In some cases, like LS I +61 303, the wind forms an equatorial disk and the secondary moves through it. In such a situation a strong interaction between the relativistic flow and the dense wind material is unavoidable and could result in the generation of high-energy emission. This is particularly interesting since microquasars have been recently confirmed to be high-energy γ-ray sources. We present here a hadronic model for gamma-ray production in this kind of systems, with a specific application to the case of LS I +61 303. We calculate the gamma-ray emission originated in pp interactions between relativistic protons in the jet and cold protons from the wind. The emission from secondary electron-positron pairs is estimated as well. After taking into account opacity effects on the gammarays introduced by the different photons fields, we present high-energy spectral predictions that can be tested with the new generation Cherenkov telescopes like MAGIC and HESS