@PhDThesis{Stecchini:2021:CoDeSi,
author = "Stecchini, Paulo Eduardo Freire",
title = "Contribui{\c{c}}{\~o}es ao desenvolvimento do sistema de
detec{\c{c}}{\~a}o do experimento protoMIRAX e estudos da
natureza da bin{\'a}ria de raios X 1E 1740.7–2942",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2021",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2021-02-26",
keywords = "astronomia de altas energias, detectores de raios X, bin{\'a}rias
de raios X, buracos negros, an{\'a}lise espectral, high energy
astronomy, X-ray detectors, X-ray binaries, black holes, spectrum
analysis.",
abstract = "Este trabalho de doutorado est{\'a} dividido em duas vertentes:
uma experimental e uma observacional. O trabalho experimental
concentra-se na caracteriza{\c{c}}{\~a}o do desempenho dos
detectores de CdZnTe do sistema de detec{\c{c}}{\~a}o do
experimento protoMIRAX, um imageador de raios X duros em
desenvolvimento no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
(INPE) a ser lan{\c{c}}ado em um bal{\~a}o estratosf{\'e}rico.
O experimento final contar{\'a} com 169 detectores, dos quais 25
j{\'a} foram integrados {\`a} C{\^a}mara de Raios X (CRX) do
protoMIRAX e submetidos a testes preliminares. Ademais, uma
vers{\~a}o independente e reduzida do sistema de
detec{\c{c}}{\~a}o, com 9 detectores id{\^e}nticos aos que
compor{\~a}o o experimento, foi utilizada para a
realiza{\c{c}}{\~a}o de testes com o intuito de determinar
caracter{\'{\i}}sticas pertinentes ao desempenho dos detectores,
como a linearidade e a resolu{\c{c}}{\~a}o espectral. Os
procedimentos utilizados e descritos podem ser aplicados a
quaisquer sistemas de detec{\c{c}}{\~a}o que fa{\c{c}}am uso
dos mesmos detectores, como {\'e} o caso de dois outros projetos
em desenvolvimento no INPE: o LECX, um experimento a ser
lan{\c{c}}ado em um cubesat, e o MIRAX, uma miss{\~a}o de
sat{\'e}lite. Na vertente observacional s{\~a}o apresentados
dois estudos do candidato a buraco negro 1E 1740.7\−2942,
realizados a partir de observa{\c{c}}{\~o}es
dispon{\'{\i}}veis em bancos de dados p{\'u}blicos de
miss{\~o}es espaciais de raios X. O primeiro estudo consiste na
an{\'a}lise de um espectro de ampla cobertura em raios X (2200
keV) composto por dados de tr{\^e}s miss{\~o}es: XMM-Newton,
NuSTAR e INTEGRAL. Tal cobertura em energia possibilita o estudo
simult{\^a}neo das principais componentes espectrais de sistemas
como os de 1E 1740.7\−2942: o disco de acre{\c{c}}{\~a}o,
a componente de reflex{\~a}o e a coroa ou componente de
comptoniza{\c{c}}{\~a}o. Por meio da aplica{\c{c}}{\~a}o de
diversos modelos espectrais, par{\^a}metros importantes do
sistema puderam ser determinados, incluindo a primeira estimativa
da massa do buraco negro em 1E 1740.7\−2942 (5M). As
implica{\c{c}}{\~o}es deste e de outros resultados na
compreens{\~a}o da natureza do sistema s{\~a}o discutidas. O
segundo estudo teve como principal finalidade examinar o
comportamento, no tempo, de par{\^a}metros f{\'{\i}}sicos da
coroa de el{\'e}trons de 1E 1740.7\−2942. Para isso,
realizou-se uma an{\'a}lise espectral sistem{\'a}tica de
aproximadamente 400 observa{\c{c}}{\~o}es em raios X duros
(20200 keV) do objeto obtidas pela miss{\~a}o INTEGRAL ao longo
de 15 anos. Foi constatado que a coroa em 1E 1740.7\−2942
encontra-se no chamado regime de comptoniza{\c{c}}{\~a}o
n{\~a}o saturada para a maioria (cerca de 85%) dos espectros
analisados. Esse estudo possibilitou ainda a
constru{\c{c}}{\~a}o da mais extensa curva de luz de 1E
1740.7\−2942 nessa faixa de energia. ABSTRACT: This
doctorate thesis comprises two main aspects: an experimental work
and an observational study. The experimental work focuses on
characterizing the performance of the CdZnTe detectors that
integrate the detection system of the protoMIRAX experiment, a
hard X-ray imager under development at the Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais (INPE) to be launched in a stratospheric
balloon. The final experiment will feature 169 detectors, of which
25 have already been mounted in the protoMIRAXs X-ray Camera and
subjected to preliminary tests. In addition, an independent and
reduced version of the detection system, with 8 detectors
identical to those that will compose the experiment, was used to
carry out tests in order to determine relevant aspects to the
detectors performance, such as linearity and spectral resolution.
The procedures used and described may be applied to any detection
systems that use the same detectors, as it is the case of two
other projects under development at INPE: LECX, a cubesat
experiment, and MIRAX, a satellite mission. In the observational
work, two studies of the black hole candidate 1E
1740.7\−2942, carried out from X-ray space missions public
available data, are presented. The first study consists of the
analysis of a broad band spectrum (2200 keV) composed of data from
three missions: XMM-NEWTON, NuSTAR and INTEGRAL. Such energy
coverage allows the simultaneous study of the main spectral
components of systems such as those of 1E 1740.7\−2942: the
accretion disk, the reflection component and the corona or
comptonization component. From applying several spectral models,
important parameters of the system could be determined, including
the first estimate of the black hole mass in 1E
1740.7\−2942 (5M). Implications of this and other results
in better comprehending the nature of the system are discussed.
The second study aimed to examine the behavior, over time, of the
physical parameters of the corona in 1E 1740.7\−2942. For
such, a systematic spectral analysis of approximately 400 hard
X-rays (20200 keV) observations of the object, provided by the
INTEGRAL mission over 15 years, was performed. It was found that
the corona in 1E 1740.7\−2942 is in the so-called
unsaturated comptonization regime for most (about 85%) of the
analysed spectra. This study also enabled the construction of the
most extensive light curve of 1E 1740.7\−2942 in this
energy range.",
committee = "Ara{\'u}jo, Jos{\'e} Carlos Neves de (presidente) and D'Amico,
Flavio (orientador) and Braga, Jo{\~a}o (orientador) and
Rodrigues, Cl{\'a}udia Vilega and Jablonski, Francisco Jos{\'e}
and Perez Diaz, Marcos and Baptista, Raymundo",
englishtitle = "Contributions to the development of the protoMIRAX experiment’s
detection system and studies of the nature of the x-ray binary 1E
1740.7–2942",
language = "pt",
pages = "165",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/446NR8H",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/446NR8H",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "10 maio 2024"
}