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

Ambient magnetic field amplification in shock fronts of relativistic jets: an application to GRB afterglows

Texto completo
Autor(es):
Rocha da Silva, G. [1] ; Falceta-Goncalves, D. [2, 3] ; Kowal, G. [2] ; de Gouveia Dal Pino, E. M. [1]
Número total de Autores: 4
Afiliação do(s) autor(es):
[1] Univ Sao Paulo, Inst Astron Geofis & Ciencias Atmosfer, BR-05508090 Sao Paulo - Brazil
[2] Univ Sao Paulo, Escola Artes Ciencias & Humanidades, BR-03828000 Sao Paulo - Brazil
[3] Univ St Andrews, Sch Phys & Astron, SUPA, St Andrews KY16 9SS, Fife - Scotland
Número total de Afiliações: 3
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society; v. 446, n. 1, p. 104-119, JAN 2015.
Citações Web of Science: 6
Resumo

Strong downstream magnetic fields of the order of similar to 1G, with large correlation lengths, are believed to cause the large synchrotron emission at the afterglow phase of gamma-ray bursts (GRBs). Despite the recent theoretical efforts, models have failed to fully explain the amplification of the magnetic field, particularly in a matter-dominated scenario. We revisit the problem by considering the synchrotron emission to occur at the expanding shock front of a weakly magnetized relativistic jet over a magnetized surrounding medium. Analytical estimates and a number of high-resolution 2D relativistic magnetohydrodynamical (RMHD) simulations are provided. Jet opening angles of theta = 0 degrees-20 degrees, and ambient to jet density ratios of 10(-4)-10(2) were considered. We found that most of the amplification is due to compression of the ambient magnetic field at the contact discontinuity between the reverse and forward shocks at the jet head, with substantial pile-up of the magnetic field lines as the jet propagates sweeping the ambient field lines. The pile-up is maximum for theta -> 0, decreasing with theta, but larger than in the spherical blast problem. Values obtained for certain models are able to explain the observed intensities. The maximum correlation lengths found for such strong fields is of l(corr) <= 10(14) cm, 2-6 orders of magnitude larger than the found in previous works. (AU)

Processo FAPESP: 11/12909-8 - Campos magnéticos, turbulência e efeitos de plasma no meio intergaláctico
Beneficiário:Diego Antonio Falceta Gonçalves
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 13/04073-2 - Reconexão magnética e processos relacionados em plasmas astrofísicos colisionais e acolisionais: das chamas solares para fontes extragaláticas
Beneficiário:Grzegorz Kowal
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
Processo FAPESP: 09/54006-4 - Um cluster de computadores para o Departamento de Astronomia do IAG-USP e para o Núcleo de Astrofísica da UNICSUL
Beneficiário:Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
Processo FAPESP: 13/18815-0 - Reconexão magnética e processos relacionados em plasmas astrofísicos colisionais e acolisionais: das chamas solares para fontes extragaláticas
Beneficiário:Grzegorz Kowal
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Apoio a Jovens Pesquisadores
Processo FAPESP: 09/50053-8 - Magnetic reconnection and particle acceleration in astrophysical sources and diffuse media
Beneficiário:Grzegorz Kowal
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 06/50654-3 - Investigação de fenômenos de altas energias e plasmas astrofísicos: teoria, observação e simulações numéricas
Beneficiário:Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 11/51275-4 - Magnetic field effects and particle acceleration in gamma-ray bursts (GRBs): theory, numerical simulations, and observational prospects
Beneficiário:Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular