Campos magnéticos intergalácticos difusos e restrições para as observações pelo CTA e ASTRI Mini-Array

• Processo: 17/05542-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2018
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Astronomia - Astrofísica Extragaláctica
• Pesquisador responsável: Paramita Barai
• Beneficiário: Stela Adduci Faria
• Instituição Sede: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 16/01355-5 - Astrofísica de altas energias de galáxias e AGNs no contexto cosmológico: conectando simulações numéricas e observações com o CTA e o ASTRI Mini-Array, AP.JP
• Assunto(s): Meio intergalático Campo magnético Raios gama Raios cósmicos Supernovas Núcleos ativos de galáxias ASTRI Mini-Array Observatório Cherenkov Telescope Array
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cosmological Hydrodynamical Simulations | Galactic Outflows | gamma-ray observations | Intergalactic medium | magnetic field | Supernovae and AGN Feedback | High-Energy and Plasma Astrophysics

Resumo

Campos magnéticos primordiais são amplificados por efeitos dínamo turbulentos, bem como por processos de formação de estrelas e evolução estelar no meio Interestelar de galáxias. Ao mesmo tempo, fluxos de saída galácticos são gerados pelo feedback energético de vários processos: estrelas, evolução estelar e explosão de supernovas (SN), juntamente com eventos dinâmicos de grande escala, por exemplo fusões de galáxias e interações de maré entre galáxias. Em galáxias maciças, ventos energéticos também são produzidos por acreção de gás em buracos negros supermassivos centrais e resultando no feedback de Núcleos Ativos de Galáxias (AGN). Os campos magnéticos na galáxia ISM são arrastados por fortes saídas galácticas com o tempo, enriquecendo magneticamente o meio intergaláctico (IGM) em distâncias cosmológicas maiores. Esses campos magnéticos permeiam o IGM turbulento e podem influenciar a formação da estrutura em grande escala. Os campos magnéticos também afetam a propagação de raios cósmicos e raios gama produzidos por AGN e rajadas de raios gama em distâncias cosmológicas. A origem dos campos magnéticos inter galáticos difusos de larga escala (IGMFs) não é conhecida. Os IGMFs podem ser: gerados de maneira a preencher o espaço primordial, ou produzidos localmente em galáxias e transportados de forma eficientemente por saídas galácticas para preencher uma fração volumétrica significativa do IGM. Para o segundo caso, a contribuição de saídas SN-driven versus AGN-driven no transporte de campos magnéticos também é desconhecida. As propriedades do campo magnético são muito difíceis de medir diretamente, especialmente nas regiões difusas de baixa densidade do IGM; que este projeto pretende esclarecer. Os objetivos científicos deste projeto de bolsa Iniciação Científica são: - Investigar a origem dos IGMFs, computando as contribuições das saídas galácticas (movidas por SN versus AGN) na advecção de campos magnéticos das galáxias ao IGM. - Explore a evolução dos IGMFs através de épocas cósmicas. - Restrinja a força e o fator de preenchimento dos campos magnéticos cósmicos, combinando resultados de simulação numérica com observações de raios gama (observações atuais e futuras feitas pelo CTA e seu precursor - ASTRI MINI-ARRAY). Este projeto introduzirá todos estes conceitos e teorias estimulantes ao estudante de graduação, e ensiná-lo-á sobre as técnicas numéricas relevantes para conseguir a mesma finalidade. Portanto, com este estudo, o aluno realizará os seguintes objetivos de treinamento. (1) Aprender sobre os processos físicos (SN, AGN) produzindo saídas galácticas. (2) Introdução à metodologia numérica de hidrodinâmica e magneto-hidrodinâmica (MHD). (3) Introdução simulações hidrodinâmicas de volume cosmológico (usando condições periódicas de contorno), que formam volumes representativos do Universo. (4) Analisar e pós-processar a saída do código numérico GADGET-3 da hidrodinâmica 3D. (5) Interpretar os resultados da simulação numérica e comparar com as observações. (AU)