Efeitos da transferência radiativa em diferentes técnicas de rastreamento do campo magnético no meio interestelar

dc.contributor.advisorLeão, Izan de Castro
dc.contributor.advisor-co1Medeiros, José Renan de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9151590034650501pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2153938352979031pt_BR
dc.contributor.authorSantana, Josias Valentim
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-2880-9077pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2032268805847036pt_BR
dc.contributor.referees1Martins, Bruno Leonardo Canto
dc.contributor.referees2Lopes, Carlos Eduardo Ferreira
dc.contributor.referees3Freitas, Daniel Brito de
dc.date.accessioned2024-06-14T13:59:35Z
dc.date.available2024-06-14T13:59:35Z
dc.date.issued2022-07-14
dc.description.abstractProbing magnetic fields in molecular clouds is typically difficult, even with the use of polarimetry. Newtechniques have been developed to track magnetic fields in turbulent media using velocity channel maps, which can be obtained by common spectrometers. In this thesis, we study magnetohydrodynamic turbulence based on simulations of high resolution three-dimensional data cubes representing optically thick interstellar media, in order to obtain calibrations that allow mapping the magnetic field of real environments. Ten complete high-resolution data cubes, containing position-position-velocity (PPV) maps with a resolution of 7923, were produced with the ZEUS-MP/3D code. The cubes simulate emission lines of the isotopes 12CO, 13CO and C18O from synthetic molecular clouds and include the radiative transfer processes. The conditions for the medium are from single-fluid isothermal magnetohydrodynamic simulations with forced agitation. Three techniques that allow tracking the morphology of the magnetic field without polarimetry were tested: correlation function anisotropy (CFA), principal component analysis of anisotropies (PCAA), and velocity gradient technique (VGT). Previous studies have tested these techniques using low resolution numerical data for optically thin media and high resolution non-periodic subblocks for optically thick media. This thesis represents a new study whose scaling parameters applied to high-resolution full data cubes improve the accuracy of magnetic field measurement. This new analysis shows that, in the presence of absorption, the VGT and CFA techniques can successfully track the orientation of moderate and thick magnetic fields, which is in agreement with the low resolution numerical results obtained for optically thin media. The anisotropy of the turbulence vortices tends to vary both with the change of the Alfvenic Mach number and with the velocity channel. However, a preferred direction for anisotropy manifests itself when we treat the same velocity channel with non-zero modulus for 13CO and C18O, whereas when the modulus of velocity is close to zero, 12CO and C18O are the preferred direction. Similar to previous simulations of optically thin media, our results show that the PCCA technique is also well viable for the study of optically thick media. We can conclude that the technique that best explains the various cases we analyzed is VGT, in which it can better explain the magnetic field for the most diverse characteristics of a medium. However, all magnetic field tracking techniques require adjustments.pt_BR
dc.description.resumoSondar campos magnéticos em nuvens moleculares é tipicamente difícil, mesmo com o uso de polarimetria. Novas técnicas vêm sendo desenvolvidas para se rastrear campos magnéticos em meios turbulentos usando-se mapas de canais de velocidade, os quais podem ser obtidos por espectrômetros comuns. Nesta tese, estudamos a turbulência magnetohidrodinâmica com base em simulações de cubos de dados tridimensionais de alta resolução que representam meios interestelares opticamente espessos, de modo a obter calibrações que permitam mapear o campo magnético de meios reais. Dez cubos de dados completos de alta-resolução, contendo mapas de posição-posição-velocidade (PPV) com resolução de 7923, foram produzidos com o código ZEUS-MP/3D. Os cubos simulam linhas de emissão dos isótopos 12CO, 13CO e C18O de nuvens moleculares sintéticas e incluem os processos de transferência radiativa. As condições para o meio são de simulações magnetohidrodinâmicas isotérmicas de fluido único com agitação forçada. Três técnicas que permitem rastrear a morfologia do campo magnético sem polarimetria foram testadas: a anisotropia da função de correlação (CFA), análise de componentes principais das anisotropias (PCAA) e técnica do gradiente de velocidade (VGT). Estudos anteriores testaram essas técnicas usando dados numéricos de baixa resolução, no caso de meios opticamente finos, e subblocos não periódicos de alta resolução no caso de meios opticamente espessos. Esta tese apresenta um novo estudo cujos parâmetros de escala aplicados nos cubos de dados completos de alta-resolução aprimoram a precisão na medição do campo magnético. Esta nova análise mostra que, na presença de absorção, as técnicas VGT e CFA podem rastrear com sucesso a orientação dos campos magnéticos médios e espessos, o que está de acordo com os resultados numéricos de baixa resolução obtidos para meios opticamente finos. A anisotropia dos vórtices de turbulência tende a variar tanto com a mudança do número de Mach alfvénico quanto com o canal de velocidade. Contudo, uma direção preferencial para a anisotropia se manifesta quando tratamos o mesmo canal de velocidade com módulo diferente de zero para 13CO e C18O, ao passo que quando a velocidade é próxima de zero em módulo, 12CO e C18O é que apresentam direção preferencial. Semelhante a simulações anteriores de meios opticamente finos, nossas análises mostram que a técnica PCCA também é pouco viável para o estudo de meios opticamente espessos. Podemos concluir que a técnica que melhor explica os diversos casos que analisamos é a VGT, na qual consegue explicar de forma melhor o campo magnético para as mais diversas características do meio. Contudo, todas as técnicas de rastreamento de campo magnético necessitam de ajustes.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationSANTANA, Josias Valentim. Efeitos da transferência radiativa em diferentes técnicas de rastreamento do campo magnético no meio interestelar. Orientador: Dr. Izan de Castro Leão. 2022. 201f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58487
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectMagnetohidrodinâmicapt_BR
dc.subjectTransferência radiativapt_BR
dc.subjectMétodos numéricospt_BR
dc.subjectMeio interestelarpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApt_BR
dc.titleEfeitos da transferência radiativa em diferentes técnicas de rastreamento do campo magnético no meio interestelarpt_BR
dc.title.alternativeEffects of radiative transfer on different techniques for tracking the magnetic field in the interstellar mediumpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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