Statistics of Reconnection-Driven Turbulence

• Processo: 17/04578-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Vigência: 01 de maio de 2017 - 28 de fevereiro de 2018
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física dos Fluídos, Física de Plasmas e Descargas Elétricas
• Pesquisador responsável: Grzegorz Kowal
• Beneficiário: Grzegorz Kowal
• Instituição Sede: Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/04073-2 - Reconexão magnética e processos relacionados em plasmas astrofísicos colisionais e acolisionais: das chamas solares para fontes extragaláticas, AP.JP
• Assunto(s): Turbulência Reconexão magnética Astrofísica Métodos numéricos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Magneto-hidrodinâmica | métodos numéricos | Reconexão Magnética | turbulência | Astrofísica

Resumo

Reconexão magnética é um processo que muda a topologia do campo magnético em fluidos com condução alta. Dentro do modelo padrão de Sweet-Parker, este processo seria muito lento para explicar observações (e.g., erupções solares). Na realidade, o processo deve ser onipresente, pois os fluidos astrofísicos são magnetizados e os movimentos dos elementos de fluido implicam necessariamente o cruzamento de linhas magnéticas congeladas no fluido e a reconexão magnética. Na presença de turbulência, a reconexão é independente das propriedades microscópicas do plasma e pode ser muito mais rápida do que se pensava, como proposto em Lazarian & Vishniac (1999) e testado em Kowal et al. (2009, 2012). No entanto, a turbulência considerada no modelo de Lazarian-Vishniac foi imposta externamente. Neste trabalho, consideramos a turbulência magnetizada gerada pela reconexão em geometria tridimensional e iniciada pelo ruído estocástico. Usando simulações numéricas demonstramos que a reconexão estocástica é capaz de produzir turbulência através das interações nas regiões de reconexão. Analisamos as propriedades estatísticas das flutuações de velocidade usando espectros de potência e escala de anisotropia no referencial local, o que demonstra que a reconexão produz turbulência tipo Kolmogorov, compatível com o modelo de Goldreich & Sridhar (1995). As estatísticas de anisotropia são, no entanto, fortemente afetadas pela dinâmica dos fluxos gerados pelo processo de reconexão. Uma vez a região turbulenta é formada, a anisotropia é compatível com $l_\parallel \propto l_\perp^{2/3}$, especialmente para modelos de alta resolução onde uma gama maior de escalas está disponível. A decadência das saídas de reconexão para flutuações turbulentos caracterizados por dependência de anisotropia diferente, depende fortemente do parâmetro do plasma beta. Além disso, as taxas de reconexão estimadas são quase independentes da resolução do modelo, sugerindo que não são necessários processos externos para a reconexão tornar-se rápida. (AU)