Efeitos das Instabilidades em Plasmas Astrofísicos Acolisionais: Dínamo, Reconexão de Campo Magnético e Isotropização

• Processo: 24/16327-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física dos Fluídos, Física de Plasmas e Descargas Elétricas
• Pesquisador responsável: Grzegorz Kowal
• Beneficiário: Gabriel Luiz Ferreira Santos
• Instituição Sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/06502-4 - Interligação entre turbulência, reconexão magnética e produção de raios cósmicos em plasmas astrofísicos não relativísticos e relativísticos, AP.JP2
• Assunto(s): Modelos matemáticos Plasmas astrofísicos Reconexão magnética
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dínamo Magnético | Modelagem Numérica | Plasma Acolisional | Plasmas Astrofísicos | Reconexão Magnética | Plasmas Astrofísicos

Resumo

Nesta pesquisa, buscamos aprofundar nossa compreensão dos processos dinâmicos que regem os plasmas magnetizados em vários ambientes astrofísicos, com foco particular no regime fracamente colisional. Em tais plasmas, onde as colisões são infrequentes, pode ocorrer anisotropia de pressão, levando a instabilidades significativas. Essas instabilidades podem modificar os campos magnéticos e a dinâmica do plasma, impulsionando processos como a reconexão magnética, a geração de turbulência e alterando a difusão de raios cósmicos, que são cruciais para a evolução dos sistemas astrofísicos.O estudo utilizará o formalismo magneto-hidrodinâmico de Chew-Goldberger-Low (CGL-MHD). Do ponto de vista analítico, a presente proposta se dedica ao aperfeiçoamento da aproximação CGL-MHD para incluir termos adicionais que considerem a isotropização da pressão. A pesquisa também incorporará simulações numéricas avançadas, usando os métodos espectrais, métodos de volumes finitas, e algoritmos de partículas em célula (PIC), que terão um papel comparativo com a teoria. Essas simulações rastrearão as trajetórias das partículas para entender como as interações dentro do plasma levam à redução da anisotropia de pressão.Posteriormente, a proposta prevê a aplicação em distintos cenários astrofísicos, incluindo a amplificação do campo magnético durante o início do Universo, a reconexão magnética em ambientes turbulentos e a difusão de raios cósmicos em plasmas fracamente colisionais e não colisionais, comparando a abordagem CGL-MHD com modelos tradicionais de MHD. O projeto, programado para ser concluído em fevereiro de 2028, compromete-se a avançar significativamente nossa compreensão do comportamento dos plasmas em ambientes cósmicos, contribuindo com conhecimentos valiosos para os campos da física de plasmas e da astrofísica.