@PhDThesis{Lima:2022:StMaAc,
author = "Lima, Isabel de Jesus",
title = "Study of magnetic accretion in intermediate polars and SW
Sextantis stars",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2022",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2021-11-03",
keywords = "binaries stars, cataclysmic variables, white dwarf stars, dwarf
novae, estrelas bin{\'a}rias, vari{\'a}veis
catacl{\'{\i}}smicas, an{\~a}s brancas, novas an{\~a}s.",
abstract = "In this PhD thesis, we study the magnetic accretion in cataclysmic
variables using two approaches. On one hand, we applied the
CYCLOPS code to observational data of V405 Aur, an intermediate
polar, a sub-class of magnetic cataclysmic variables. On the other
hand, we performed a search of magnetic accretion in SW Sex
objects, a class of objects in which the magnetic accretion is not
definitely established. Magnetic cataclysmic variables are binary
systems in which mass transfer occurs from a low-mass star onto a
magnetic white dwarf. The accretion forms a shock near the white
dwarf, and the compressed material the post-shock region is
responsible for the circular polarization in optical and infrared
light detected in some intermediate polars and SW Sex stars. This
region also emits high energies mainly by bremsstrahlung and line
emission. The CYCLOPS code was developed by our group in order to
model multi-wavelength data of magnetic cataclysmic variables. In
its present version, it solves the shock structure and calculates
the cyclotron and free-free emission from a three-dimensional and
non-homogeneous accretion structure (post- and pre-shock region),
in terms of density, temperature and magnetic field. To our
knowledge, the CYCLOPS code is the only one currently available
with these approaches. This manuscript shows the first CYCLOPS
application for intermediate polars. The X-ray spectrum and light
curve data of V405 Aur was fitted and illustrates the degeneracy
problem described by our group. We confirmed that the X-ray
spectrum requires a mass accretion rate in the range of
10\−9 \− 10\−10 M year\−1, as
previously reported in the literature. While the X-ray spectrum
constrains physical parameters such as the white-dwarf mass and
the accretion rate, the modulated optical emission strongly
restricts the geometrical parameters. However, the optical light
curves in UBVRI photometry and polarimetry of V405 Aur fitted by
CYCLOPS code did not provide us a good model. We suggest that
results could be related to presence of two accretion columns
symmetrically opposite coming from two threading regions. So far,
the CYCLOPS code has only considered one threading region,
therefore a new implementation in our code may be conducted to
model intermediate polars. In the second part of this thesis, we
searched for signs of magnetic accretion in six SW Sex systems (BO
Cet, SW Sex, V442 Oph, V380 Oph, LS Peg, and UU Aqr) such as
circular polarization and/or periodic flux variability that can be
associated with the white-dwarf spin period. We interpreted the
periods found from circular polarization such as the spin period
of BO Cet at 11.1 min, SW Sex at 41.2 min, and UU Aqr at 25.7 min.
Possible candidates were V442 Oph, whose period of 19.4 min is
below the FAP level of 1% as well as V380 Oph whose period is 22.0
min. We also confirmed the detection of circular polarization in
LS Peg, whose spin period at 18.8 min, differs from the
literature. Considering the entire group of SW Sex systems, we
reported that 15% have direct evidence of magnetic accretion.
RESUMO: Nesta tese de doutorado, estudamos a acre{\c{c}}{\~a}o
magn{\'e}tica em vari{\'a}veis catacl{\'{\i}}smicas usando
duas abordagens. Por um lado, aplicamos o c{\'o}digo CYCLOPS aos
dados observacionais de V405 Aur, uma polar intermedi{\'a}ria,
subclasse de vari{\'a}veis catacl{\'{\i}}smicas
magn{\'e}ticas. Por outro lado, realizamos uma busca por
acre{\c{c}}{\~a}o magn{\'e}tica em estrelas do tipo SW Sex, uma
classe de objetos em que a acre{\c{c}}{\~a}o magn{\'e}tica
n{\~a}o est{\'a} definitivamente estabelecida. Vari{\'a}veis
catacl{\'{\i}}smicas magn{\'e}ticas s{\~a}o sistemas
bin{\'a}rios nos quais a transfer{\^e}ncia de massa ocorre de
uma estrela de baixa massa para uma an{\~a} branca
magn{\'e}tica. A acre{\c{c}}{\~a}o forma um choque pr{\'o}ximo
{\`a} an{\~a} branca, e o material comprimido - a regi{\~a}o
p{\'o}s-choque - {\'e} respons{\'a}vel pela
polariza{\c{c}}{\~a}o circular na luz {\'o}ptica e
infravermelha detectada em alguns polares intermedi{\'a}rias e em
estrelas do tipo SW Sex. Esta regi{\~a}o tamb{\'e}m emite altas
energias principalmente por bremsstrahlung e linhas de
emiss{\~a}o. O c{\'o}digo CYCLOPS foi desenvolvido por nosso
grupo para modelar dados em m{\'u}ltiplos comprimentos de onda de
vari{\'a}veis catacl{\'{\i}}smicas magn{\'e}ticas. Em sua
vers{\~a}o atual, o c{\'o}digo resolve a estrutura de choque e
calcula emiss{\~a}o c{\'{\i}}clotron e bremsstrahlung de uma
estrutura de acre{\c{c}}{\~a}o tridimensional e n{\~a}o
homog{\^e}nea (regi{\~a}o p{\'o}s e pr{\'e}-choque), em termos
de densidade, temperatura e campo magn{\'e}tico. At{\'e} onde
sabemos, o c{\'o}digo CYCLOPS {\'e} a {\'u}nica ferramenta
dispon{\'{\i}}vel atualmente com essas abordagens. Este
manuscrito mostra a primeira aplica{\c{c}}{\~a}o do CYCLOPS para
polares intermedi{\'a}rias. O espectro e a curva de luz em raios
X de V405 Aur foram ajustados e ilustram o problema de
degeneresc{\^e}ncia descrito por nosso grupo. Confirmamos que o
espectro de raios-X requer uma taxa de acr{\'e}scimo de massa de
10\−9 \− 10\−10 M ano\−1, conforme
relatado anteriormente na literatura. Enquanto o espectro de
raios-X restringe os par{\^a}metros f{\'{\i}}sicos, como a
massa da an{\~a} branca e a taxa de acre{\c{c}}{\~a}o, a
emiss{\~a}o {\'o}ptica modulada restringe fortemente os
par{\^a}metros geom{\'e}tricos. No entanto, as curvas de luz
{\'o}ptica UBVRI em fotometria e polarimetria de V405 Aur
modeladas com CYCLOPS n{\~a}o forneceram um bom modelo. Nos
sugerimos que isso est{\'a} relacionado {\`a} presen{\c{c}}a de
duas colunas de acre{\c{c}}{\~a}o, simetricamente opostas,
provenientes de duas regi{\~o}es de acoplamento. J{\'a} que
at{\'e} o momento, o c{\'o}digo CYCLOPS considera apenas uma
regi{\~a}o de acoplamento, portanto, demonstramos que uma nova
implementacao no CYCLOPS seria necessaria se queremos usar o
codigo para descrever vari{\'a}veis catacl{\'{\i}}smicas
magn{\'e}ticas e n{\~a}o somente polares. Na segunda parte desta
tese, procuramos por sinais de acre{\c{c}}{\~a}o magn{\'e}tica
em seis sistemas do tipo SW Sex (BO Cet, SW Sex, V442 Oph, V380
Oph, LS Peg e UU Aqr), como polariza{\c{c}}{\~a}o circular e/ou
variabilidade per{\'{\i}}odica do fluxo que pode estar associada
ao per{\'{\i}}odo de rota{\c{c}}{\~a}o da an{\~a} branca.
Interpretamos os per{\'{\i}}odos encontrados a partir da
polariza{\c{c}}{\~a}o circular, como o per{\'{\i}}odo de
rota{\c{c}}{\~a}o de BO Cet em 11,1 min, SW Sex em 41,2 min e UU
Aqr em 25,7 min. Os poss{\'{\i}}veis candidatos foram V442 Oph,
cujo per{\'{\i}}odo de 19,4 min est{\'a} abaixo do
n{\'{\i}}vel de FAP de 1%, bem como V380 Oph, cujo
per{\'{\i}}odo {\'e} de 22,0 min. N{\'o}s tamb{\'e}m
confirmamos a detec{\c{c}}{\~a}o de polariza{\c{c}}{\~a}o
circular em LS Peg, cujo per{\'{\i}}odo de rota{\c{c}}{\~a}o
{\'e} 18,8 min, diferentemente da literatura. Considerando todo o
grupo de sistemas do tipo SW Sex, relatamos que 15% t{\^e}m
evid{\^e}ncias diretas de acre{\c{c}}{\~a}o magn{\'e}tica.",
committee = "Araujo, Jos{\'e} Carlos Neves de (presidente) and Rodrigues,
Cl{\'a}udia Vilega (orientadora) and Jablonski, Francisco
Jos{\'e} and D'Amico, Fl{\'a}vio and Luna, Gerardo Juan Manuel
and Silva, Karleyne Medeiros Gomes da",
englishtitle = "Estudo sobre acre{\c{c}}{\~a}o magn{\'e}tica em polares
intermedi{\'a}rias e estrelas do tipo SW Sextantis",
language = "en",
pages = "162",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/45LE9G8",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/45LE9G8",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "20 abr. 2024"
}