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Title: Efeitos da opacidade no estudo da turbulência interestelar
Other Titles: Effects of opacity on the study of interstellar turbulence
Authors: Correia, Caio Fábio Teixeira
Keywords: Meio interestelar;Turbulência;Simulações
Issue Date: 11-Sep-2015
Citation: CORREIA, Caio Fábio Teixeira. Efeitos da opacidade no estudo da turbulência interestelar. 2015. 77f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2015.
Portuguese Abstract: Neste trabalho estudamos a qualidade da estimativa do Número de Mach (MS) a partir das larguras de linha de 13CO em nuvens moleculares do meio interestelar (MIE), levando em conta efeitos de opacidade e auto absorção. Para tanto, nós analisamos simulações magnetohidrodinâmicas (MHD), incluindo um pós-processamento para incluir os efeitos da transferência radiativa em observações de rádio de nuvens reais. Nós encontramos uma boa concordância para o valor medido de MS com o valor verdadeiro, disponível através das simulações. Entretanto, nós encontramos que o alargamento das larguras de linha de CO devido à opacidade, em meios oticamente densos, causa uma super estimativa deMS, por um fator 1; 16 1; 3. Nós também mostramos que esta super estimativa tem dependência com o campo magnético da nuvem molecular. A turbulência super-Alfvénica (campos magnéticos fracos) irá causar um maior alargamento das linhas de emissão de CO em comparação com a turbulência sub- Alfvénica (fortes campos magnéticos), para todo o intervalo de profundidades óticas aqui estudadas. Estes resultados têm implicações na relação entre o desvio padrão da densidade de coluna ( N=hNi) e o Número de MachMS da nuvem, obtidos observacionalmente. Em adição a isto, investigamos a capacidade da técnica de Análise de Componentes Principais (PCA) em detectar variações do espectro de potências da velocidade, em regimes de alta profundidade ótica. Para isso, nós estudamos observações sintéticas de CO em simulações de meios MHD e de distribuição Browniana fracional. Nossos resultados indicam que PCA é capaz de detectar mudanças no espectro de potências da velocidade, mesmo em regimes de alta opacidade, e que isto ocorre porque, além da informação espectral, esta técnica é sensível a informações de fase, contrastando com outras técnicas baseadas unicamente em informação espectral, que por sua vez satura para um índice espectral de B ~ - 3 em meios oticamente densos.
Abstract: In this work we study the goodness of estimating sonic Mach number (MS) from linewidths of 13CO in molecular clouds of the interstellar medium, taking effects of opacity into account. To do so, we analyze magnetohydrodynamic simulations including post processed radiative transfer to simulate radio observations of real clouds. We have found a very good agreement for the measured MS and the real one, available from simulations. However, we find that the opacity broadening of CO linewidths in optically thick media causes an overestimation ofMS by a factor of 1:16 1:3. Also we find that this overestimation depends on the molecular cloud magnetic field. Super-Alfvénic turbulence (weak magnetic fields) will present larger linewidth broadening in comparison to sub-Alfvénic simulations (strong magnetic fields) in all range of optical depths investigated. This restuls have implications to the observationally derived relationship between the column density standard deviation ( N=hNi) and the sonic Mach numberMSof the cloud. Adding to that, we investigate the capacity of the Principal Component Analysis (PCA) technique in detecting changes of the velocity power spectrum in high opacity regimes. For this, we include synthetic observations of CO in fractional Brownian Motion (fBm) and MHD simulations. Our results indicate that PCA can detect changes of the velocity power spectrum even in high opacity regimes, and that this is caused its sensibility to phase information as well as spectral information of the observations, in contrast with other techniques based solely on spectral information, which saturates to a spectral index of B ~ - 3, in optically thick environments.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23757
Appears in Collections:PPGFIS - Doutorado em Física

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