Investigação de fenômenos de astrofísica de plasmas e altas energias, instalação do ASTRI-Mini Array & construção dos telescópios de tamanho pequeno do Cherenkov Telescope Array (CTA-SSTs)

• Processo: 21/02120-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projetos Especiais
• Vigência: 01 de agosto de 2023 - 31 de julho de 2028
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Astronomia - Instrumentação Astronômica
• Pesquisador responsável: Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
• Beneficiário: Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
• Instituição Sede: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Adriana Benetti Marques Valio ; Diego Antonio Falceta Gonçalves
• Pesquisadores associados: Anderson Caproni ; Antônio Mário Magalhães ; Germán Lugones ; Grzegorz Kowal ; Paramita Barai ; Reinaldo Santos de Lima ; Rodrigo Nemmen da Silva ; Vera Jatenco Silva Pereira
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/09383-4 - Processos de Alta Energia em Torno de Buracos Negros e Jatos, BP.PD; 24/05459-6 - Estudos de processos físicos e radiativos em torno de buracos negros com simulações magnetohidrodinâmicas e inteligência artificial: preparação para o Cherenkov Telescope Array e o ASTRI Mini-Array, BP.DD; 23/10590-1 - Reconexão magnética, e aceleração e propagação de partículas ao redor de buracos negros, BP.DD
• Assunto(s): Astrofísica de plasmas Astrofísica de altas energias Magnetohidrodinâmica Formação e evolução da galáxia Formação de estrelas Acelerador de partículas Buracos negros Telescópios Dínamos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Black Holes | Cherenkov Telescope Array and ASTRI Mini-Array | Cluster Evolution | Galaxy Evolution | Jets | Magnetic Reconnection and Dynamo Processes | Magnetohydrodynamical (MHD) Numerical Simulations | MHD Turbulence | Particle Acceleration and Propagation | Star Formation | Very High Energy Astrophysical Phenomena | Astrofísica de Plasmas e Altas Energias

Resumo

A matéria visível no Universo está predominantemente no estado de plasma, ou seja, é composta de gás magnetizado e ionizado ou parcialmente ionizado. O grupo de Astrofísica de Plasmas e Altas Energias (GAPAE) do IAG-USP, tendo como colaboradores pesquisadores do CRAAM, EACH-USP e UFABC, vem explorando, há mais de duas décadas, fenômenos fundamentais de plasmas e processos de alta energia em fontes astrofísicas, usando a descrição teórica e numérica de magneto-hidrodinâmica (MHD) de fluidos, bem como ferramentas observacionais. Esses processos fundamentais abrangem aceleração de partículas, turbulência, reconexão magnética, choques MHD, instabilidades, origem e amplificação de campos magnéticos cósmicos e emissão não térmica, aplicados a vasto contexto astrofísico, de objetos compactos a aglomerados de galáxias. Tais estudos exigem computação de alto desempenho (HPC) e desenvolvimento contínuo de novas técnicas numéricas e códigos multidimensionais sofisticados, que por sua vez têm exigido atualização contínua de nossos recursos computacionais. Esses estudos também levaram nosso grupo ao envolvimento no Projeto Cherenkov Telescope Array (CTA), uma colaboração internacional (envolvendo 31 países) com o objetivo de construir o maior observatório terrestre de raios gama do planeta, cobrindo o céu inteiro com um arranjo no norte localizado em La Palma (Espanha) e um arranjo no sul, no Paranal (Chile). O CTA proporcionará avanços importantes para a astrofísica, cosmologia e física de astropartículas, na investigação de aceleradores de raios cósmicos, campos magnéticos cósmicos, física de objetos compactos e a origem da matéria escura, todos tópicos intimamente ligados à nossa pesquisa. Nossa principal contribuição para este projeto tem sido o desenvolvimento e construção do ASTRI (Astrofisica con Specchi a Tecnologia Replicante Italiana) MINI-ARRAY, em parceria com a equipe italiana do CTA. Trata-se de um PRECURSOR do CTA composto por nove telescópios, que em breve serão instalados nas Ilhas Canárias, com operação prevista para começar por volta de 2024. Esta proposta temática visa solicitar financiamento para continuar a apoiar o CTA, o ASTRI Mini-Array e as nossas atividades de pesquisa. Ela está inserida em um esforço internacional mais amplo para finalizar o CTA, agora em sua fase de construção. O CTA terá telescópios de três tamanhos distintos, os telescópios de tamanho Grande, Médio e Pequeno (LST, MST e SST, respectivamente), e o telescópio ASTRI é o protótipo SST que foi escolhido (dentre dois outros protótipos) para ser a estrutura SST do CTA, colocando a equipe do ASTRI como protagonista das próximas etapas de desenvolvimento do Projeto. A produção de 37 telescópios SSTs está prevista na primeira fase de construção do CTA, e aqui solicitamos, neste estágio, financiamento para fabricar no Brasil, o suporte do segmento óptico do espelho primário (M1) de 40 SSTs (incluindo 3 conjuntos de peças sobressalentes), com a tecnologia que ajudamos a desenvolver. Além disso, em vista de nossos extensos estudos numéricos, também solicitamos financiamento para uma atualização de nossas instalações computacionais. Este projeto amplia o trabalho já apoiado pela FAPESP em nossos projetos temáticos anteriores (97/13084-3, 2006/50654-3 e, sobretudo, 13/10559-5). Nossa participação nas próximas etapas de construção do CTA, garantirá aos associados brasileiros sólido envolvimento no Consórcio SST. O CTA é reconhecido entre os 3 projetos de Astronomia mais importantes do Brasil e pela SPANET (Rede Paulista de Astronomia). Além disso, a atualização de nossas instalações computacionais possibilitará a continuidade dos extensos estudos numéricos que realizamos com alunos, pós-docs, e diversos colaboradores em todo mundo. As atividades gerais incluem a produção do suporte ótico dos SSTs do CTA, participação em atividades de AIV, desenvolvimento da ciência e análise de dados tanto do ASTRI quanto do CTA, bem como a preparação de alunos e pós-docs. (AU)