Arquivo do trabalho - IAG - USP
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Reconexão Magnética TurbulentaFigura4.1: Turbulência nomeiointerestelardevidoàsflutuaçõesdedensidadedoselétronsusando os dados do WHAM (Wisconsin Hα Mapper). A curva pontilhada corresponde àturbulência Kolmogorov. (Chepurnov & Lazarian 2010; Lazarian 2011)Como turbulência está presente em todas as escalas do meio interestelar e em nuvensmoleculares (Larson 1981, Armstrong et al. 1994, Elmegreen & Falgarone 1996, Lazarian2011 e referências ali contidas) podemos visualizar cada fase deste como parte da cascataturbulenta, isto é, como flutuações de densidade em um fluido compressível.O verdadeiro papel que a turbulência e o campo magnético possuem no colapso denuvens e na formação estelar é ainda bastante debatido. Uma questão importante nestedebate é que, sob condições de MHD ideal, todo fluxo magnético deveria ser arrastadojuntamente com o material colapsante. Neste caso, o campo magnético em uma protoestrelaseria ∼ 10 9 G, isto é, várias ordens de magnitude maior do que o observado emestrelas TTauri ( 4×10 3 G, veja Yang & Johns-Krull 2011; Johns-Krull 2007). Este écomumente denominado de ”problema do fluxo magnético”(veja Galli et al. 2006, Johns-Krull 2007, Santos-Lima et al. 2012). Para resolver este problema devem-se considerar70
Reconexão Magnética Turbulentamecanismos difusivos que possam remover fluxo magnético de uma nuvem colapsante epermitir a formação estelar, ao menos sob certas circunstâncias.Para lidar com este problema de difusão de campo magnético em um meio interestelarparcialmente ionizado ou em nuvens moleculares, pesquisadores frequentemente invocamo mecanismo de difusão ambipolar (AD). A AD, primeiramente discutida no contexto deformação estelar por Mestel & Spitzer (1956), tem sido extensivamente discutida desdeentão (e.g., Spitzer 1968; Nakano & Tademaru 1972; Mouschovias 1976, 1977, 1979;Nakano & Nakamura 1978; Shu 1983; Lizano & Shu 1989; Fiedler & Mouschovias 1992,1993; Li et al. 2008; Fatuzzo & Adams 2002; Zweibel 2002). Em princípio, a AD permiteque fluxo magnético seja redistribuído durante o colapso de regiões de baixa ionizaçãocomo resultado das colisões entre o gás neutro e o gás ionizado ao qual o campo magnéticose acha acoplado.Avanços recentes na teoria contudo têm questionado a eficiência deste processo dedifusão em sistemas reais. Vários autores (Shu et al. 2006, Galli et al. 2006 Krasnopolskyet al. 2010, 2011) exploraram a fase de acreção em formação estelar de baixa massae concluíram que deveria existir uma difusão efetiva cerca de três ordens de magnitudemaiordoqueadifusividadeÔhmicaparahaverumtransportedefluxomagnéticoeficiente.Eles verificaram que a AD só poderia funcionar considerando-se apenas certos tamanhosde grãos de poeira na componente neutra do gás (veja também Li et al. 2011), o querestringiria a eficácia do mecanismo de AD a sistemas e condições muito especiais. Emoutras palavras não existe ainda consenso se AD sozinha é eficiente o suficiente pararesolver o problema de transporte de fluxo magnético em fluxos colapsantes e em nuvensmoleculares.Neste trabalho propomos uma solução diferente para o problema do fluxo magnéticona formação estelar, um novo mecanismo para o transporte de fluxo magnético cujosfundamentos foram originalmente propostos por Lazarian (2005). Este baseia-se na teoriade reconexão magnética rápida em meios turbulentos de Lazarian & Vishniac (2009; vejatambém Santos-Lima et al. 2010; de Gouveia Dal Pino et al. 2011; 2012; Santos-Lima,de Gouveia Dal Pino & Lazarian 2012; Leão et al. 2012). A reconexão rápida do campomagnético em fluidos turbulentos permite ao campo mudar sua topologia (veja Fig. 4.2).71
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Reconexão Magnética Turbulentamecanismos difusivos que possam remover fluxo magnético de uma nuvem colapsante epermitir a formação estelar, ao menos sob certas circunstâncias.Para lidar com este problema de difusão de campo magnético em um meio interestelarparcialmente ioniza<strong>do</strong> ou em nuvens moleculares, pesquisa<strong>do</strong>res frequentemente invocamo mecanismo de difusão ambipolar (AD). A AD, primeiramente discutida no contexto deformação estelar por Mestel & Spitzer (1956), tem si<strong>do</strong> extensivamente discutida desdeentão (e.g., Spitzer 1968; Nakano & Tademaru 1972; Mouschovias 1976, 1977, 1979;Nakano & Nakamura 1978; Shu 1983; Lizano & Shu 1989; Fiedler & Mouschovias 1992,1993; Li et al. 2008; Fatuzzo & Adams 2002; Zweibel 2002). Em princípio, a AD permiteque fluxo magnético seja redistribuí<strong>do</strong> durante o colapso de regiões de baixa ionizaçãocomo resulta<strong>do</strong> das colisões entre o gás neutro e o gás ioniza<strong>do</strong> ao qual o campo magnéticose acha acopla<strong>do</strong>.Avanços recentes na teoria contu<strong>do</strong> têm questiona<strong>do</strong> a eficiência deste processo dedifusão em sistemas reais. Vários autores (Shu et al. 2006, Galli et al. 2006 Krasnopolskyet al. 2010, 2011) exploraram a fase de acreção em formação estelar de baixa massae concluíram que deveria existir uma difusão efetiva cerca de três ordens de magnitudemaior<strong>do</strong>queadifusividadeÔhmicaparahaverumtransportedefluxomagnéticoeficiente.Eles verificaram que a AD só poderia funcionar consideran<strong>do</strong>-se apenas certos tamanhosde grãos de poeira na componente neutra <strong>do</strong> gás (veja também Li et al. 2011), o querestringiria a eficácia <strong>do</strong> mecanismo de AD a sistemas e condições muito especiais. Emoutras palavras não existe ainda consenso se AD sozinha é eficiente o suficiente pararesolver o problema de transporte de fluxo magnético em fluxos colapsantes e em nuvensmoleculares.Neste <strong>trabalho</strong> propomos uma solução diferente para o problema <strong>do</strong> fluxo magnéticona formação estelar, um novo mecanismo para o transporte de fluxo magnético cujosfundamentos foram originalmente propostos por Lazarian (2005). Este baseia-se na teoriade reconexão magnética rápida em meios turbulentos de Lazarian & Vishniac (2009; vejatambém Santos-Lima et al. 2010; de Gouveia Dal Pino et al. 2011; 2012; Santos-Lima,de Gouveia Dal Pino & Lazarian 2012; Leão et al. 2012). A reconexão rápida <strong>do</strong> campomagnético em flui<strong>do</strong>s turbulentos permite ao campo mudar sua topologia (veja Fig. 4.2).71