Magnetismo cósmico e propagação do raio cósmico no universo de grande escala

• Processo: 23/02753-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 01 de agosto de 2023
• Vigência (Término): 30 de setembro de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Astronomia - Astrofísica Extragaláctica
• Pesquisador responsável: Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
• Beneficiário: Stela Adduci Faria
• Instituição Sede: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Magnetohidrodinâmica Raios cósmicos Estrutura em grande escala do universo Magnetismo
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cosmic Ray Propagation | Intracluster medium | Magneto-hydrodynamics | Origin of magnetic fields | Magnetohidrodinâmica

Resumo

Este processo trata-se da solicitação de renovação de bolsa de conclusão de quinto ano da tese de doutorado da aluna bolsista FAPESP (2019/04992-4) vinculada ao Projeto Temático (2013/10559-5) coordenado por sua orientadora, que será concluído em 31 de julho de 2023. Durante os primeiros quatro anos, a maior parte da pesquisa prevista pela Proposta Inicial foi realizada nos estudos da origem de campos magnéticos cósmicos nos ambientes difusos, turbulentos e fracamente colisionais do meio intergaláctico e intraaglomerado de galáxias (IGM e ICM, respectivamente) através da ação dos dínamos turbulentos. Para realizar esta tarefa, foram eftuadas simulações magnetohidrodinâmicas tridimensionais (3DMHD) de um ambiente turbulento de colisão fraca usando uma versão modificada do código PLUTO (Mignone et al. 2007), incluindo todos os efeitos importantes decorrentes de baixa colisionalidade do meio, como pressão e viscosidade não isotrópicas e instabilidades cinéticas. O modelo adotado também introduziu uma nova abordagem, empregando uma evolução temporal auto-consistente dos coeficientes viscosos, incluindo termos compressivos. Como resultado, obteve-se uma eficiente amplificação por dínamo de campos magnéticos de sementes, o que fornece uma descrição mais precisa da origem e manutenção de campos cósmicos em meios difusos. O próximo passo da pesquisa é empregar pela primeira vez o novo ambiente mais realista como pano de fundo para investigar a propagação de raios cósmicos (CRs) de alta energia em um ICM e IGM fracamente colisional, a fim de avaliar o impacto dos efeitos do plasma acima em sua difusão e suas perdas radiativas não térmicas, especialmente em raios gama. Para este fim, as simulações MHD acima serão combinadas com simulações Monte Carlo de propagação CR, estendendo-se a estudos recentes de nosso grupo (Santos-Lima et al. 2014; 2017; Hussain, Alves Batista, de Gouveia Dal Pino & Dolag 2021, 2023). Além disso, considerando a participação do grupo no Projeto Cherenkov Telescope Array (CTA) e a construção do CTA Precursor, o ASTRI MINI-ARRAY, este projeto também visa aplicações diretas desses estudos para uma descrição e interpretação apropriada do gama observado -emissão de raios nesses ambientes produzidos por deflexões CR na propagação através de campos magnéticos IGM. Em particular, os novos estudos podem permitir o estabelecimento de restrições de emissão de partículas e distribuição espacial para alvos de cluster CTA e Mini-Array. (AU)