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Tese

Processos magneto-hidrodinâmicos associados a discos de acreção (2017)

  • Autores:
  • Autor USP: KADOWAKI, LUÍS HENRIQUE SINKI - IAG
  • Unidade: IAG
  • Sigla do Departamento: AGA
  • Assuntos: CAMPO MAGNÉTICO; DISCOS DE ACRESÇÃO; NÚCLEOS ATIVOS GALÁTICOS
  • Idioma: Português
  • Resumo: Eventos de reconexão magnética “rápida” podem ser um poderoso mecanismo operando nas regiões mais internas de microquasares e núcleos ativos de galáxias (AGNs, active galatic nuclei). de Gouveia dal Pino e Lazarian (2005) e de Gouveia Dal Pino, Piovezan e Kadowaki (2010) sugeriram que a potência magnética liberada em eventos de reconexão “rápida”, induzidas por um mecanismo de resistividade anômala (veja Parker, 1979; Biskamp et al., 1997), entre as linhas de campo que erguem-se da região mais interna de um disco de acreção (geometricamente fino e opticamente espesso; veja Shakura e Sunyaev, 1973) para a coroa, e as linhas ancoradas no horizonte de eventos do buraco negro central, poderiam acelerar partículas a velocidades relativísticas e produzir a emissão rádio nuclear observada em microquasares e AGNs de baixa luminosidade (LLAGNs, low luminosity AGNs). Além disso, eles propuseram que a correlação empírica entre a emissão rádio nuclear e a massa dos buracos negros centrais dessas fontes (denominado de “plano fundamental”; veja Merloni et al., 2003; Fender et al., 2004), num intervalo de 10 ordens de magnitude em massa, poderia estar relacionado a esses eventos. Nesta tese, revisitamos este modelo de reconexão magnética “rápida”, porém, admitindo que o mesmo pode ser induzido alternativamente pela turbulência (veja Lazarian e Vishniac, 1999) presente nessas fontes. Aplicamos este novo cenário a uma amostra de 328 fontes astrofísicas (muito maior que a utilizada no trabalho de de Gouveia Dal Pino, Piovezan e Kadowaki, 2010) que incluem microquasares, LLAGNs, blazares e surtos de raios-gama (GRBs, gamma-ray bursts) e investigamos se a potência magnética liberada nesse processo poderia explicar a aceleração de partículas relativísticas e a emissão associada, não apenas em comprimentos de onda em rádio, mas também em energias muito altas, em raios-gama. Embora, em geral, as técnicas (Continuação)(Continua) de detecção em rádio (de VLA e VLBI) permitam saber a priori se a emissão observada vem da região nuclear ou do jato dessas fontes, o mesmo não ocorre com a emissão em raios-gama, pois os detectores atuais ainda possuem resoluções muito pobres. Encontramos que a tendência encontrada anteriormente é mantida para o caso dos microquasares e LLAGNs. Isto é, verificamos que as emissões em rádio e em raios-gama poderiam ser atribuídas à reconexão magnética “rápida” induzida por turbulência, mostrando-se mais eficaz que a induzida por resistividade anômala. Por outro lado, a mesma tendência não é encontrada para os blazares e GRBs, sugerindo que as emissões em rádio e raios-gama destas fontes devem ser produzidas ao longo do jato, por outra população de partículas relativísticas, como esperado, já que nessas classes de fontes o jato aponta para a linha de visada. Esses resultados foram publicados em Kadowaki, de Gouveia Dal Pino e Singh (2015). Apresentamos nesta tese, também, o estudo realizado por Singh, de Gouveia Dal Pino e Kadowaki (2015), no qual a potência liberada em eventos de reconexão magnética “rápida” induzidos por turbulência é calculada admitindo um modelo de disco de acreção geometricamente espesso, opticamente fino e magnetizado, num regime sub-Kepleriano (MDAF, Magnetically Dominated Accretion Flows; veja Meier, 2012; Sikora e Begelman, 2013). Os resultados obtidos não mudam substancialmente em relação àqueles descritos acima, demonstrando que os detalhes dos processos físicos do disco de acreção não são relevantes no processo de reconexão magnética “rápida” que ocorre na região coronal acima e abaixo do disco. Por fim, uma vez que um estudo numérico ainda era necessário para comprovar a viabilidade de eventos de reconexão magnética “rápida” induzidas por turbulência num cenário mais complexo, realizamos numéricas (Continuação)(Continua) 3D-MHD locais, a partir de uma aproximação denominada de shearing-box (veja Hawley et al., 1995), utilizando campos magnéticos inicialmente intensos, com razão entre a pressão térmica e magnética da ordem da unidade (β~1). Este estudo teve como objetivo verificar o papel das instabilidades Parker-Rayleigh-Taylor (IPRT, Parker, 1966, 1977) e magneto-rotacional (IMR, veja Balbus e Hawley, 1991, 1992, 1998) na formação da coroa turbulenta ao redor das fontes compactas e dos arcos magnéticos, os quais propiciam a formação de campos em larga escala, importantes para os eventos de reconexão magnética. A IMR é responsável tanto pela geração de turbulência em discos quanto pelo transporte de momento angular, possibilitando a acreção em regimes Keplerianos. Ela também é responsável pela amplificação do campo magnético, a partir de um processo de dínamo. Já a IPRT tem papel importante na formação dos arcos magnéticos coronais através de forças de empuxo. Como esperado, nossas simulações revelaram a formação de arcos magnéticos devido à IPRT, seguido do desenvolvimento de turbulência devido à ação conjunta de ambas as instabilidades. Verificamos, também, que as condições de fronteira alteram significativamente os resultados das simulações quando comparadas com estudos similares realizados na (veja, e.g., Johansen e Levin, 2008). Além disso, verificamos a presença de máximos locais de densidade de corrente, na região coronal turbulenta, induzidos pelo encontro entre arcos magnéticos de polaridades distintas, indicando a presença de eventos de reconexão magnética “rápida” que fornecem suporte ao modelo de reconexão estudado nesta tese.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 10.02.2017
    • Como citar
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    • ABNT

      KADOWAKI, Luís Henrique Sinki. Processos magneto-hidrodinâmicos associados a discos de acreção. 2017. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. . Acesso em: 24 abr. 2024.

    • APA

      Kadowaki, L. H. S. (2017). Processos magneto-hidrodinâmicos associados a discos de acreção (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo.

    • NLM

      Kadowaki LHS. Processos magneto-hidrodinâmicos associados a discos de acreção. 2017 ;[citado 2024 abr. 24 ]

    • Vancouver

      Kadowaki LHS. Processos magneto-hidrodinâmicos associados a discos de acreção. 2017 ;[citado 2024 abr. 24 ]

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