Non-thermal processes in bowshocks of runaway stars. Application to Zeta Oph

Runaway massive stars are O- and B-type stars with high spatial velocities with respect to the interstellar medium. These stars can produce bowshocks in the surrounding gas. Bowshocks develop as arc-shaped structures, with bows pointing to the same direction as the stellar velocity, while the star moves supersonically through the interstellar gas. The piled-up shocked matter emits thermal radiation and a population of locally accelerated relativistic particles is expected to produce non-thermal emission over a wide range of energies. We aim to model the non-thermal radiation produced in these sources. Under some assumptions, we computed the non-thermal emission produced by the relativistic particles and the thermal radiation caused by free-free interactions, for O4I and O9I stars. We applied our model to Zeta Oph (HD 149757), an intensively studied massive star seen from the northern hemisphere. This star has spectral type O9.5V and is a well-known runaway. Spectral energy distributions of massive runaways are predicted for the whole electromagnetic spectrum. We conclude that the non-thermal radiation might be detectable at various energy bands for relatively nearby runaway stars, especially at high-energy gamma rays. Inverse Compton scattering with photons from the heated dust gives the most important contribution to the high-energy spectrum. This emission approaches Fermi sensitivities in the case of Zeta Oph.Comment: 11 pages, 11 figures.- Accepted for publication in A&A

Estrellas T Tauri

Las estrellas se forman a partir de material interestelar que se condensa por efectos gravitatorios; se forman en grupos, en regiones de formación estelar. Las estrellas pueden clasificarse, a grandes rasgos, en dos amplias clases: estrellas de gran masa (M ≥ 8 Msol) y estrellas de baja masa (M ≤ 8 Msol); bajo esta clasificación el sol es una estrella de baja masa. La evolución y la formación de las estrellas dependen fuertemente de su masa. Cuando una estrella no es lo suficientemente densa su núcleo no tiene la temperatura necesaria para quemar hidrógeno eficientemente. A las estrellas que queman eficientemente hidrógeno en su núcleo se las llama estrellas de Secuencia Principal; el sol es una estrella de Secuencia Principal. Las estrellas de baja masa deben atravesar varios estadíos evolutivos desde su formación hasta alcanzar un estado como el del sol actual. Antes de ser una estrella de Secuencia Principal las estrellas como el sol son estrellas T Tauri. Es decir que las estrellas T Tauri son estrellas de baja masa en sus estadíos tempranos de evolución. Las estrellas T Tauri se encuentran en las llamadas regiones de formación estelar, rodeadas de gas y polvo. Estas estrellas son de especial interés ya que están rodeadas de discos protoplanetarios, donde se cree que se forman los planetas de los sistemas solares similares al nuestro

Procesos de altas energías en estrellas y sistemas estelares

Durante los últimos años, con el aumento en la sensibilidad de los detectores de altas energías, el número de fuentes gamma ha crecido y también se ha incrementado el tipo de fuentes detectadas. Un número considerable de ellas no puede ser identificada con contrapartes conocidas en otras longitudes de onda. Las fuentes no identificadas se distribuyen mayoritariamente hacia la región del plano de la Galaxia, lo que sugiere un origen galáctico. Muchas de estas fuentes pueden conformar poblaciones de fuentes gamma aún por descubrir. Las estrellas son objetos astrofísicos muy abundantes y se concentran mayormente en el plano galáctico. Las estrellas y los sistemas que conforman cuentan con los ingredientes necesarios para acelerar partículas a energías relativistas en la mayoría de sus estados evolutivos. Además, poseen campos adecuados para que estas partículas interactúen produciendo emisión no térmica. En esta tesis estudiamos diversos sistemas como posibles fuentes gamma: estrellas fugitivas de gran masa, estrellas jóvenes de baja masa, microcuásares de gran masa, y nubes moleculares. Desarrollamos modelos teóricos de la emisión no térmica motivados por observaciones en rayos gamma u ondas de radio. Calculamos la radiación no térmica producida en las interacciones de partículas relativistas con campos electromagnéticos y materiales. Presentamos resultados generales y aplicaciones a fuentes concretas. Finalmente, analizamos si la emisión no térmica predicha por los modelos es observable por los detectores de rayos gamma actuales o en desarrollo. En las aplicaciones concretas, confrontamos la distribución espectral de energías calculada con las observaciones disponibles en todas las longitudes de onda del espectro electromagnético.Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica

Procesos de altas energías en estrellas y sistemas estelares

Durante los últimos años, con el aumento en la sensibilidad de los detectores de altas energías, el número de fuentes gamma ha crecido y también se ha incrementado el tipo de fuentes detectadas. Un número considerable de ellas no puede ser identificada con contrapartes conocidas en otras longitudes de onda. Las fuentes no identificadas se distribuyen mayoritariamente hacia la región del plano de la Galaxia, lo que sugiere un origen galáctico. Muchas de estas fuentes pueden conformar poblaciones de fuentes gamma aún por descubrir. Las estrellas son objetos astrofísicos muy abundantes y se concentran mayormente en el plano galáctico. Las estrellas y los sistemas que conforman cuentan con los ingredientes necesarios para acelerar partículas a energías relativistas en la mayoría de sus estados evolutivos. Además, poseen campos adecuados para que estas partículas interactúen produciendo emisión no térmica. En esta tesis estudiamos diversos sistemas como posibles fuentes gamma: estrellas fugitivas de gran masa, estrellas jóvenes de baja masa, microcuásares de gran masa, y nubes moleculares. Desarrollamos modelos teóricos de la emisión no térmica motivados por observaciones en rayos gamma u ondas de radio. Calculamos la radiación no térmica producida en las interacciones de partículas relativistas con campos electromagnéticos y materiales. Presentamos resultados generales y aplicaciones a fuentes concretas. Finalmente, analizamos si la emisión no térmica predicha por los modelos es observable por los detectores de rayos gamma actuales o en desarrollo. En las aplicaciones concretas, confrontamos la distribución espectral de energías calculada con las observaciones disponibles en todas las longitudes de onda del espectro electromagnético.Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica

Volatiles from Subtropical Convolvulaceae That Interfere with Bacterial Cell-to-Cell Communication as Potential Antipathogenic Drugs

Increasing chronic bacterial infections create an urgent need for new antimicrobial agents or strategies for their control. Targetingvirulence is one of the alternative approaches to find new medicines to treat persistent infections due to bacteria with biofilmphenotypewhich are more resistant to antibiotics than their planktonic counterparts having an extreme capacity for evading the host defences. A bioguided study of sixteen extracts from flowers and leaves of four subtropical Convolvulaceae species provided evidence of the occurrence of antipathogenic natural products active against Gram positive and negative bacteria.Particularly, volatile metabolites from Merremia dissecta creeper, a food and medicinal plant, were able to interfere with the Pseudomonas aeruginosa quorum sensing system by a strong decrease of N-acyl homoserine lactone (AHL) biosynthesis (63?75%), which attenuated the virulence factor expression like biofilm (55%) and elastase activity (up to 27%), key factors thatenable the colonization and dissemination of the infection in the host. Control of the P. aeruginosa biofilm and the QS process by phytochemicals, such as (+) spathulenol, isolated from a bioactive extract of M. dissecta leaves would be a good strategy for the development of new and effective antipathogenic drugs.Fil: Luciardi, María Constanza. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia. Instituto de Química Orgánica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán; ArgentinaFil: Pérez Hernández, María Victoria. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia. Instituto de Química Orgánica; ArgentinaFil: Muruaga, Nora. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo; ArgentinaFil: Bardon, Alicia del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Química del Noroeste. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia. Instituto de Química del Noroeste; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia. Instituto de Química Orgánica; ArgentinaFil: Arena, Mario Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Química del Noroeste. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia. Instituto de Química del Noroeste; Argentina. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia. Instituto de Química Orgánica; ArgentinaFil: Cartagena, Elena. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia. Instituto de Química Orgánica; Argentin

On the nature of the episodic gamma-ray flare observed in Cygnus X-1

The high-mass microquasar Cygnus X-1, the best established candidate for a stellar-mass black hole, has been detected in a flaring state at very high energies, E > 200 GeV (Albert et al. 2007). The observation was per- formed by the Atmospheric Cherenkov Telescope MAGIC. It is the first experimental evidence of very high energy emission produced by a galactic stellar-mass black hole. The observed high energy excess occurred in coin- cidence with an X-ray flare. The flare took place at orbital phase = 0.91, being = 1 the moment when the black hole is behind the companion star. In this configuration the absorption of gamma-ray photons produced by photon-photon annihilation with the stellar field is expected to be the highest. We present detailed calculations of the gamma-ray opacity due to pair creation along the whole orbit, and for different locations of the emitter (height above the compact object). We discuss the location of the gamma- ray producing region in Cygnus X-1 and the energetics required to produce the flare.Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica

Gamma-ray absorption and the origin of the gamma-ray flare in Cygnus X-1

Context. The high-mass microquasar Cyg X-1, the best-established candidate for a stellar-mass black hole in the Galaxy, has been detected in a flaring state at very high energies (VHE), E > 200 GeV, by the Atmospheric Cherenkov Telescope MAGIC. The flare occurred at orbital phase φ = 0.91, where φ = 1 is the configuration with the black hole behind the companion high-mass star, when the absorption of gamma-ray photons by photon-photon annihilation with the stellar field is expected to be highest. Aims. We aim to set up a model for the high-energy emission and absorption in Cyg X-1 that can explain the nature of the observed gamma-ray flare. Methods. We study the gamma-ray opacity due to pair creation along the whole orbit, and for different locations of the emitter. Then we consider a possible mechanism for the production of the VHE emission. Results. We present detailed calculations of the gamma-ray opacity and infer from these calculations the distance from the black hole where the emitting region was located. We suggest that the flare was the result of a jet-clump interaction where the decay products of inelastic p - p collisions dominate the VHE outcome. Conclusions. We are able to reproduce the spectrum of Cyg X-1 during the observed flare under reasonable assumptions. The flare may be the first event of jet-cloud interaction ever detected at such high energies.Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica

Gamma-ray absorption and the origin of the gamma-ray flare in Cygnus X-1

Context. The high-mass microquasar Cyg X-1, the best-established candidate for a stellar-mass black hole in the Galaxy, has been detected in a flaring state at very high energies (VHE), E > 200 GeV, by the Atmospheric Cherenkov Telescope MAGIC. The flare occurred at orbital phase φ = 0.91, where φ = 1 is the configuration with the black hole behind the companion high-mass star, when the absorption of gamma-ray photons by photon-photon annihilation with the stellar field is expected to be highest. Aims. We aim to set up a model for the high-energy emission and absorption in Cyg X-1 that can explain the nature of the observed gamma-ray flare. Methods. We study the gamma-ray opacity due to pair creation along the whole orbit, and for different locations of the emitter. Then we consider a possible mechanism for the production of the VHE emission. Results. We present detailed calculations of the gamma-ray opacity and infer from these calculations the distance from the black hole where the emitting region was located. We suggest that the flare was the result of a jet-clump interaction where the decay products of inelastic p - p collisions dominate the VHE outcome. Conclusions. We are able to reproduce the spectrum of Cyg X-1 during the observed flare under reasonable assumptions. The flare may be the first event of jet-cloud interaction ever detected at such high energies.Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica

Molecular clouds as reservoir of cosmic rays

Giant molecular clouds (GMCs) are emerging as a new population of -ray sources; with detections by instruments such as HESS and Fermi. These dense clouds are targets for cosmic rays (CRs) -- locally accelerated or not --. GMCs host very young star clusters where massive star formation takes place. Some of the early-type stars are usually ejected from the clusters; becoming runaway stars; that move through the cloud. These stars develop bowshocks where particles can be accelerated up to relativistic energies. As a result; the bowshocks present radio to -ray emission of leptonic origin; and inject relativistic protons in the cloud. These protons diffuse in the GMC interacting with the matter via inelastic collisions. This gives rise to extended -ray sources. We present a model for the non-thermal radiation produced by locally accelerated CRs in GMCs.Instituto Argentino de RadioastronomíaFacultad de Ciencias Astronómicas y GeofísicasConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnica

Molecular clouds as reservoir of cosmic rays

Giant molecular clouds (GMCs) are emerging as a new population of -ray sources; with detections by instruments such as HESS and Fermi. These dense clouds are targets for cosmic rays (CRs) -- locally accelerated or not --. GMCs host very young star clusters where massive star formation takes place. Some of the early-type stars are usually ejected from the clusters; becoming runaway stars; that move through the cloud. These stars develop bowshocks where particles can be accelerated up to relativistic energies. As a result; the bowshocks present radio to -ray emission of leptonic origin; and inject relativistic protons in the cloud. These protons diffuse in the GMC interacting with the matter via inelastic collisions. This gives rise to extended -ray sources. We present a model for the non-thermal radiation produced by locally accelerated CRs in GMCs.Instituto Argentino de RadioastronomíaFacultad de Ciencias Astronómicas y GeofísicasConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnica