Transferencia radiativa polarizada: discos de acreción alrededor de objetos compactos

Abstract

El estudio de la transferencia radiativa polarizada alrededor de objetos compactos es fundamental para interpretar observaciones astronómicas de alta resolución y caracterizar la radiación emitida por discos de acreción. El análisis de la polarización permite comprender los fenómenos físicos en los discos, restringir sus parámetros geométricos y físicos, y obtener información clave sobre la estructura de los campos magnéticos en el entorno relativista de los agujeros negros. Predecir esta emisión polarizada requiere resolver numéricamente las ecuaciones acopladas de transferencia radiativa polarizada. Por ello, en este trabajo se desarrolló e implementó dicha ecuación en el código OSIRIS, extendiendo su capacidad para simular mapas de intensidad y parámetros de Stokes en discos de Page–Thorne y discos ópticamente delgados de Komissarov.

Para el disco de Page–Thorne se generaron mapas de intensidad y polarización para distintos valores de espín, evidenciando la asimetría lumínica por efecto Doppler, la sombra del agujero negro y la variación del tamaño aparente del disco. Los parámetros de Stokes muestran patrones de polarización lineal con una curvatura consistente con el frame-dragging. La morfología coincide con la reportada por otros códigos, y la estabilidad numérica se verificó mediante el NMSE, con valores del orden de 10^-4 entre distintas resoluciones, confirmando la convergencia de las simulaciones.

Para el disco de Komissarov se realizó un test entre la solución numérica y la analítica del parámetro I. La comparación para ángulos de θ = 75°, θ = 45° y θ = 15° arrojó valores de NMSE del orden de 10^−3 o menores, demostrando alta fidelidad reproductiva. Las simulaciones para a = 0,9 y θ = 15° muestran el anillo de fotones y patrones de polarización lineal en Q y U, mientras que V permanece nulo bajo las condiciones adoptadas. Estos resultados validan la implementación y demuestran la capacidad de OSIRIS para estudiar la emisión polarizada en entornos relativistas cercanos a agujeros negros.