Estudo de efeitos de plasma não-colisional: aplicação ao meio intra-aglomerado de galáxias

• Processo: 13/15115-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2013
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2015
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Astronomia - Astrofísica Extragaláctica
• Pesquisador responsável: Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
• Beneficiário: Reinaldo Santos de Lima
• Instituição Sede: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Física de plasmas Aglomerados de galáxias Raios cósmicos Magnetohidrodinâmica Turbulência Observatório Cherenkov Telescope Array
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Magneto-hidrodinâmica | meio intra-aglomerado de galáxias | plasmas | raios cosmicos | turbulência | Plasmas astrofísicos

Resumo

Plasmas astrofísicos podem ser caracterizados como colisionais ou não-colisionais, dependendo das escalas de interesse. No regime colisional, a alta taxa de colisões binárias mantém a velocidade térmica das partículas isotrópica. Neste regime, a teoria magneto-hidrodinâmica (MHD) descreve a dinâmica de grande escala do plasma. Diversas importantes predições de fenômenos astrofísicos se baseiam na teoria MHD colisional. Isto inclui, por exemplo, processos relacionados a formação estelar, formação e dinâmica de discos de acreção, turbulência do meio interestelar, amplificação por dínamo de campos magnéticos em estrelas e galáxias, etc. A descrição MHD colisional tem sido aplicada até mesmo a meios astrofísicos não-colisionais, como o meio intra-aglomerado de galáxias (MIA). Porém, o comportamento de plasmas não colisionais pode ser muito diferente. Por exemplo, no MIA a anisotropia na temperatura dá origem a instabilidades eletromagnéticas. Estas instabilidades, por sua vez, interagem com as partículas, diminuindo a anisotropia. Embora a microfísica deste processo não seja ainda completamente entendida, foi demonstrado que a taxa com que esta anisotropia é reduzida influencia drasticamente as estatísticas da turbulência e a amplificação por dínamo dos campos magnéticos. Todos estes efeitos não colisionais, propriedades de transporte, e também o aquecimento de partículas via amortecimento não-colisional, deveriam ser considerados na investigação de aceleração e propagação de partículas no MIA, e para uma descrição apropriada da dinâmica e estrutura do MIA turbulento. Este projeto tem como objetivo explorar: (i) modelos MHD que consideram efeitos de plasma não-colisional para investigação da estrutura e evolução do MIA, (ii) a interação das instabilidades de plasma com a anisotropia da temperatura, e (iii) a aceleração e propagação de raios cósmicos no MIA não-colisional. Em particular, os estudos sobre a propagação de raios cósmicos no MIA permitirão estabelecer novas limites e fazer predições para detectores de altas energias, em particular para o Cherenkov Telescope Array (CTA), que deve entrar em operação nos próximos anos. Este conjunto de aproximadamente 100 telescópios terá uma sensibilidade 10 vezes maior que os atuais observatórios de raios gama para detectar as emissões originadas em aceleradores de raios cósmicos astrofísicos, tais como núcleos ativos de galáxias, gamma-ray bursts e fusões de aglomerados de galáxias. (AU)

Publicações científicas

(8)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SANTOS-LIMA, R.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; KOWAL, G.; FALCETA-GONCALVES, D.; LAZARIAN, A.; NAKWACKI, M. S.. MAGNETIC FIELD AMPLIFICATION AND EVOLUTION IN TURBULENT COLLISIONLESS MAGNETOHYDRODYNAMICS: AN APPLICATION TO THE INTRACLUSTER MEDIUM. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 781, n. 2, FEB 1 2014. (13/18815-0, 09/54006-4, 13/15115-8, 11/12909-8, 13/04073-2, 06/50654-3, 07/04551-0, 10/50298-8, 09/50053-8)

DEL VALLE, M. V.; LAZARIAN, A.; SANTOS-LIMA, R.. Turbulence-induced magnetic fields in shock precursors. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 458, n. 2, p. 1645-1659, MAY 11 2016. (09/54006-4, 13/15115-8)

SANTOS-LIMA, R.; DAL PINO, E. M. DE GOUVEIA; FALCETA-GONCALVES, D. A.; NAKWACKI, M. S.; KOWAL, G.. Features of collisionless turbulence in the intracluster medium from simulated Faraday rotation maps - II. The effects of instabilities feedback. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 465, n. 4, p. 4866-4871, MAR 2017. (13/15115-8, 13/10559-5, 13/18815-0, 13/04073-2)

SANTOS-LIMA, R.; GUERRERO, G.; DAL PINO, E. M. DE GOUVEIA; LAZARIAN, A.. Diffusion of large-scale magnetic fields by reconnection in MHD turbulence. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 503, n. 1, p. 20-pg., 2021-03-18. (13/15115-8, 13/10559-5, 09/54006-4)

DEL VALLE, M. V.; ROMERO, G. E.; SANTOS-LIMA, R.. Runaway stars as cosmic ray injectors inside molecular clouds. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 448, n. 1, p. 207-220, MAR 21 2015. (09/54006-4, 13/15115-8)

SANTOS-LIMA, R.; YAN, H.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; LAZARIAN, A.. Limits on the ion temperature anisotropy in the turbulent intracluster medium. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 460, n. 3, p. 2492-2504, AUG 11 2016. (13/10559-5, 13/15115-8)

NAKWACKI, M. S.; KOWAL, G.; SANTOS-LIMA, R.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; FALCETA-GONCALVES, D. A.. Features of collisionless turbulence in the intracluster medium from simulated Faraday Rotation maps. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 455, n. 4, p. 3702-3723, FEB 1 2016. (13/10559-5, 13/18815-0, 13/15115-8, 13/04073-2, 10/50298-8, 09/50053-8)

GONZALEZ-CASANOVA, DIEGO F.; LAZARIAN, ALEXANDER; SANTOS-LIMA, REINALDO. MAGNETIC FIELDS IN EARLY PROTOSTELLAR DISK FORMATION. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 819, n. 2, MAR 10 2016. (13/15115-8)