Estudo de partículas relativísticas e emissões de alta energia em torno de fontes de buracos negros e jatos por meio de simulações MHD, partículas-em-células (PIC) e transferência radiativa

Resumo

Neste plano de pesquisa, descrevemos os aspectos gerais das técnicas teóricas e numéricas que empregaremos para modelar as emissões de TeV nos ambientes de fontes com buracos negros (BH) e seus jatos associados, de microquasares até núcleos de galáxias ativas (AGN).Seguiremos o cenário de reconexão magnética rápida, desenvolvido pela supervisora deste projeto e seus colaboradores, que descobriram que a potencia magnética liberada a partir deste modelo corresponde à emissão observada de mais de 230 fontes (com diferentes massas de BH abrangendo 10 ordens de grandeza) e também reproduz a distribuição de energia espectral (SED) das fontes, especialmente em raios-gama na faixa de TeV.Pretendemos estudar a reconexão magnética na região coronal ao redor dos BHs com simulações magnetohidrodinâmicas 2D e 3D (MHD) e, a partir desses cálculos, tentar reproduzir a distribuição de energia espectral (SED) observada, especialmente nas altas energias (VHE) com métodos de partículas de teste e códigos de transferência radiativa . Também exploraremos processos de aceleração por reconexão magnética ao longo de jatos relativisticos, combinando abordagens de partículas em células (PIC) e MHD, a fim de fornecer uma descrição microscópica e macroscópica do plasma. Com estes resultados, procuramos determinar as condições em que a reconexão magnética é mais eficiente do que choques para acelerar partículas e vice-versa.Os resultados deste estudo fornecerão previsões para as fontes alvo que serão detectadas com o Cherenkov Telescope Array (CTA) e o ASTRI Mini- Array, o precursor do CTA. Com as ferramentas teóricas e numéricas empregadas para este projeto, nós finalmente procuraremos investigar possíveis eventos de reconexão magnética também em sistemas binários de estrelas massivas magnetizadas, os quais podem ser aplicados para interpretar a emissão de raios-gama em regiões de formação estelar. (AU)