Estudo numérico de reconexão magnética ao redor de buracos negros

• Processo: 16/12320-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de março de 2017
• Vigência (Término): 31 de julho de 2021
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Astronomia - Astrofísica Extragaláctica
• Pesquisador responsável: Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
• Beneficiário: Luis Henrique Sinki Kadowaki
• Instituição Sede: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/10559-5 - Investigação de fenômenos de altas energias e plasmas astrofísicos: teoria, simulações numéricas, observações e desenvolvimento de instrumentação para o Cherenkov Telescope Array (CTA), AP.ESP
• Assunto(s): Astrofísica de altas energias Buracos negros Núcleos ativos de galáxias Magnetohidrodinâmica Raios gama ASTRI Mini-Array Observatório Cherenkov Telescope Array
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: buracos negros | discos de acrecao | Magneto-hidrodinâmica | Microquasares | núcleos ativos de galáxias | Plasmas Astrofísicos | Astrofísica de Altas Energias

Resumo

Eventos de reconexão magnética "rápida" podem ser poderosos mecanismos ocorrendo nas regiões mais internas de núcleos ativos de galáxias (AGNs) e microquasares. Recentemente, sugerimos que a potência magnética liberada em eventos de reconexão entre as linhas de campo magnético que emergem de um disco de acreção e aquelas ancoradas no horizonte de eventos de um buraco negro (BH) podem produzir ejeções de matéria e acelerar partículas a velocidades relativísticas através de um processo de Fermi de primeira ordem e produzir a emissão rádio e gama observada em microquasares e AGNs de baixa luminosidade. Além disso, demonstramos que a correlação empírica entre a emissão rádio e gama dessas fontes e a massa de seus respectivos BHs centrais, num intervalo de 10^10 ordens de magnitude em massa, pode estar relacionada com esse mecanismo. Esses estudos destacam a relevância que a reconexão magnética pode ter na região nuclear de fontes compactas, cuja origem da emissão em altas energias, da ordem de TeVs, ainda é tema de intensa discussão na literatura. Uma vez que um estudo numérico ainda é necessário para comprovar a viabilidade de eventos de reconexão magnética ``rápida'' nesses sistemas, esse projeto tem como objetivo a realização de simulações magneto-hidrodinâmicas (que envolvem a aproximação de relatividade geral, quando necessária) e de transferência radiativa, de sistemas que contém um disco de acreção com coroa e um BH central. Um estudo da interação entre a magnetosfera do BH e o campo magnético da região coronal permitirá verificar a ocorrência de eventos de reconexão magnética e a conexão destes com a aceleração de partículas e a formação dos jatos associados a essas fontes. Pretendemos, também, combinar esses estudos numéricos com os processos radiativos de altas energias que são produzidos nos arredores de fontes compactas, o que nos permitirá fazer previsões realistas para as observações das curvas de luz e das SEDs (Spectral Energy Distribution) até energias da ordem de 100 TeVs, que serão obtidas pela primeira vez com a nova geração de telescópios de raios gama, o ASTRI Mini-Array e o Cherenkov Telescope Array (CTA). (AU)

Publicações científicas

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(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)

KADOWAKI, LUIS H. S.; DE GOUVEIA DAL PINO, ELISABETE M.; MEDINA-TORREJON, TANIA E.; MIZUNO, YOSUKE; KUSHWAHA, PANKAJ. Fast Magnetic Reconnection Structures in Poynting Flux-dominated Jets. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 912, n. 2, MAY 2021. (09/54006-4, 13/10559-5, 16/12320-8)

BARRETO-MOTA, L.; DAL PINO, E. M. DE GOUVEIA; BURKHART, B.; MELIOLI, C.; SANTOS-LIMA, R.; KADOWAKI, L. H. S.. Magnetic field orientation in self-gravitating turbulent molecular clouds. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 503, n. 4, p. 5425-5447, JUN 2021. (13/10559-5, 09/54006-4, 16/12320-8)

KADOWAKI, LUIS H. S.; DAL PINO, ELISABETE M. DE GOUVEIA; STONE, JAMES M.. MHD Instabilities in Accretion Disks and Their Implications in Driving Fast Magnetic Reconnection. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 864, n. 1, SEP 1 2018. (13/10559-5, 09/54006-4, 16/12320-8)

MEDINA-TORREJON, TANIA E.; DE GOUVEIA DAL PINO, ELISABETE M.; KADOWAKI, LUIS H. S.; KOWAL, GRZEGORZ; SINGH, CHANDRA B.; MIZUNO, YOSUKE. Particle Acceleration by Relativistic Magnetic Reconnection Driven by Kink Instability Turbulence in Poynting Flux-Dominated Jets. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 908, n. 2, FEB 2021. (19/03301-8, 13/10559-5, 16/12320-8, 09/54006-4)