| Texto completo | |
| Autor(es): |
Vicentin, Giovani H.
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Kowal, Grzegorz
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Dal Pino, Elisabete M. de Gouveia
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Lazarian, Alex
Número total de Autores: 4
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| Tipo de documento: | Artigo Científico |
| Fonte: | ASTROPHYSICAL JOURNAL; v. 987, n. 2, p. 18-pg., 2025-07-10. |
| Resumo | |
We investigate the impact of turbulence on magnetic reconnection through high-resolution 3D magnetohydrodynamic (MHD) simulations, spanning Lundquist numbers from S = 103 to 106. Building on the A. Lazarian & E. T. Vishniac theory, which asserts reconnection rate independence from ohmic resistivity, we introduce small-scale perturbations until t = 0.1 tA. Even after the perturbations cease, turbulence persists, resulting in sustained high reconnection rates of Vrec/VA similar to 0.03-0.08. These rates exceed those generated by resistive tearing modes (plasmoid chain) in 2D and 3D MHD simulations by factors of 5-6. Our findings match observations in solar phenomena and previous 3D MHD global simulations of solar flares, accretion flows, and relativistic jets. The simulations show a steady-state fast reconnection rate compatible with the full development of turbulence in the system, demonstrating the robustness of the process in turbulent environments. We confirm reconnection rate independence from the Lundquist number, supporting Lazarian and Vishniac's theory of fast turbulent reconnection. Additionally, we find a mild dependence of Vrec on the plasma-beta parameter, decreasing from 0.036 to 0.028 (in Alfv & eacute;n units) as beta increases from 2.0 to 64.0 for simulations with a Lundquist number of 105. Lastly, we explore the magnetic Prandtl number's (Prm = nu/eta) influence on the reconnection rate and find it negligible during the turbulent regime across the range tested, from Prm = 1 to 60. (AU) | |
| Processo FAPESP: | 22/03972-2 - EMU concedido no processo 2021/06502-4: Cluster HPC para Laboratório de Astrofísica |
| Beneficiário: | Grzegorz Kowal |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários |
| 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 |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores |
| Processo FAPESP: | 20/11891-7 - Reconexão magnética, e aceleração e propagação de partículas ao redor de buracos negros |
| Beneficiário: | Giovani Heinzen Vicentin |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado Direto |
| Processo FAPESP: | 21/02120-0 - Investigação de fenômenos de astrofísica de plasmas e altas energias, instalação do ASTRI-Mini Array & construção dos telescópios de tamanho pequeno do Cherenkov Telescope Array (CTA-SSTs) |
| Beneficiário: | Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Projetos Especiais |
| Processo FAPESP: | 23/10590-1 - Reconexão magnética, e aceleração e propagação de partículas ao redor de buracos negros |
| Beneficiário: | Giovani Heinzen Vicentin |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado Direto |
| Processo FAPESP: | 21/06502-4 - Interligação entre turbulência, reconexão magnética e produção de raios cósmicos em plasmas astrofísicos não relativísticos e relativísticos |
| Beneficiário: | Grzegorz Kowal |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2 |
| Processo FAPESP: | 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) |
| Beneficiário: | Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Projetos Especiais |