Multiwavelength study of accreting black holes in X-ray Binaries

• Thesis title in Czech: Multifrekvenční studium akreujících černých děr v rentgenových dvojhvězdách
• Thesis title in English: Multiwavelength study of accreting black holes in X-ray Binaries
• Key words: rentgenové dvojhvězdy|černé díry|Cyg X-1
• English key words: X-ray Binaries|black holes|Cyg X-1
• Academic year of topic announcement: 2021/2022
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: angličtina
• Department: Astronomical Institute, Academy of Sciences of the Czech Republic (32-AUAV)
• Supervisor: RNDr. Jiří Svoboda, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 16.09.2022
• Date of assignment: 16.09.2022
• Confirmed by Study dept. on: 22.09.2022

Guidelines

Předmětem PhD práce bude zkoumání akreujících černých děr různými metodami. Student(ka) se nejprve seznámí s tématikou akrece na černé díry, kdy dochází k dopadu hmoty na černou díru o hmotnosti hvězdy (systém tzv. rentgenové dvojhvězdy). Prostuduje si, jakými akrečními stavy tyto objekty prochází. Naučí se pracovat se softwarem pro zpracování dat v různých spektrálních oborech. Zaměří se zejména na systém Cygnus X-1, pro který budou v květnu 2022 pořízena nová pozorování napříč různými obory. Konkrétně budeme mít k dispozici nová polarimetrická data v rentgenové oblasti pomocí nedávno vypuštěné družice IXPE a simultánně pořízená optická data s Perkovým dalekohledem v Ondřejově. Další optická a rentgenová pozorování budou pořízena dalšími observatořemi a rentgenovými družicemi. Student(ka) bude ve své práci zkoumat vzájemnou relaci rentgenového a optického záření s cílem určit, jaký má vývoj akrečních stavů vliv na druhou hvězdy a zejména na přísun hmoty do akrečního disku.

References

Rybicki G. B. & Lightman A. P., 2004, Radiative processes in astrophysics, ISBN 0-471-82759-2
Schneider P., 2006, Extragalactic Astronomy and Cosmology: An Introduction, ISBN-10 3-540-33174-3
Seward F. & Charles P.A., 2010, Exploring the X-ray Universe, ISBN 978-0-521-88483-9
Wilson L., Rohlfs K. & Huttemeister S., 2004, Tools of radio astronomy, ISBN 3-540-40387-6

Čechura J., Hadrava P., 2015, A&A, 575A, 5C
Čechura J., Vrtilek S., Hadrava P., 2015, MNRAS, 450, 2410
Grinberg V. et al., 2013, A&A, 554A, 88G
Hadrava P., 2007, Proceedings of RAGtime 8/9, 71
Hadrava P., Čechura J., 2012, A&A, 542A
Krawczynski H., Beheshtipour B., 2022, ApJ, submitted
Miller-Jones, J. C. A., Bahramian, A., Orosz, J. A., et al., 2021, Science, 371, 1046


Astronomy Python http://www.astropy.org/
HeaSoft package for High Energy Astrophysics, http://heasarc.nasa.gov/lheasoft/

Preliminary scope of work in English

The stellar-mass black holes in X-ray binaries are relics of a very-massive star collapse. The high-mass X-ray binaries (HMXB) are particularly interesting targets to study the transfer of matter from the donor star to the compact object. When the matter gets to the close proximity to the black hole event horizon, it is forced to orbit with a large velocity. The matter eventually falls into the black hole or is accelerated and directed away from the black hole in the form of a high-velocity equatorial wind or a relativistic highly collimated outflow, so called jet. The processes that lead to either scenario are not yet fully understood, but are probably strongly influenced by the amount of accreting matter or by the black hole angular momentum. The accretion state of the system can also influence the donor star and the mass transfer to the compact object. This PhD project aims to perform a study of a well-known HMXB Cygnus X-1 by different methods, including new polarimetric observations in the X-ray domain and simultaneous optical measurements obtained by the Perek telescope in Ondřejov.