MAGNETIC FIELD AMPLIFICATION AND EVOLUTION IN TURBULENT COLLISIONLESS MAGNETOHYDRODYNAMICS: AN APPLICATION TO THE INTRACLUSTER MEDIUM

Autor(es)

Santos-Lima, R. ^[1] ; de Gouveia Dal Pino, E. M. ^[1] ; Kowal, G. ^{[2, 1]} ; Falceta-Goncalves, D. ^{[2, 3]} ; Lazarian, A. ^[4] ; Nakwacki, M. S. ^{[5, 6]}

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

^[4] Univ Wisconsin, Dept Astron, Madison, WI 53706 - USA

^[5] Consejo Nacl Invest Cient & Tecn, Inst Astron & Fis Espacio, RA-1033 Buenos Aires, DF - Argentina

^[6] Univ Buenos Aires, FCEN, RA-1053 Buenos Aires, DF - Argentina

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ASTROPHYSICAL JOURNAL; v. 781, n. 2 FEB 1 2014.
• Citações Web of Science: 38

Resumo

The amplification of magnetic fields (MFs) in the intracluster medium (ICM) is attributed to turbulent dynamo (TD) action, which is generally derived in the collisional-MHD framework. However, this assumption is poorly justified a priori, since in the ICM the ion mean free path between collisions is of the order of the dynamical scales, thus requiring a collisionless MHD description. The present study uses an anisotropic plasma pressure that brings the plasma within a parametric space where collisionless instabilities take place. In this model, a relaxation term of the pressure anisotropy simulates the feedback of the mirror and firehose instabilities, in consistency with empirical studies. Our three-dimensional numerical simulations of forced transonic turbulence, aiming the modeling of the turbulent ICM, were performed for different initial values of the MF intensity and different relaxation rates of the pressure anisotropy. We found that in the high-beta plasma regime corresponding to the ICM conditions, a fast anisotropy relaxation rate gives results that are similar to the collisional-MHD model, as far as the statistical properties of the turbulence are concerned. Also, the TD amplification of seed MFs was found to be similar to the collisional-MHD model. The simulations that do not employ the anisotropy relaxation deviate significantly from the collisional-MHD results and show more power at the small-scale fluctuations of both density and velocity as a result of the action of the instabilities. For these simulations, the large-scale fluctuations in the MF are mostly suppressed and the TD fails in amplifying seed MFs. (AU)

• Processo FAPESP: 10/50298-8 - Kinetic magnetohydrodynamics and astrophysical collicionless plasmas
• Beneficiário: Maria Soledad Nakwacki
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• 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: 07/04551-0 - Turbulência no meio intergaláctico e a origem e evolução dos campos magnéticos cósmicos
• Beneficiário: Reinaldo Santos de Lima
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• 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: 13/15115-8 - Estudo de efeitos de plasma não-colisional: aplicação ao meio intra-aglomerado de galáxias
• Beneficiário: Reinaldo Santos de Lima
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• 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