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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2020.tde-20042020-094722
Document
Auteur
Nom complet
Natalia Fernanda de Souza Andrade
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2020
Directeur
Jury
Pereira, Vera Jatenco Silva (Président)
Carciofi, Alex Cavalieri
Gonçalves, Diego Antonio Falceta
Hetem Junior, Annibal
Titre en portugais
Aquecimento Alfvênico em discos de acreção protoestelares: efeito na redução da zona morta
Mots-clés en portugais
amortecimento de ondas Alfvén
discos de acreção protoestelares
estrelas T Tauri
Instabilidade Magneto-Rotacional
zona morta
Resumé en portugais
Discos de acreção são observados em torno de estrelas jovens, como estrelas T Tauri. Para que haja transporte do material do disco para a estrela é necessário que as partículas do disco percam um pouco de sua energia de rotação e caiam em direção ao objeto central. O mecanismo de transporte de momento angular mais promissor é a Instabilidade Magneto-Rotacional (IMR). No entanto, esta instabilidade requer que as partículas do gás estejam acopladas às linhas de campo magnético. Para que isso ocorra, uma fração das partículas deve estar carregada. Como a temperatura do disco é muito baixa, as partículas apresentam baixos graus de ionização. Assim, para que a IMR possa atuar em todo o disco, são necessárias temperaturas mais altas. Há vários trabalhos na literatura que utilizam o amortecimento de ondas Alfvén como mecanismo extra de fonte de energia em discos. Os mecanismos estudados foram: o amortecimento não-linear e o turbulento. Neste trabalho, estudamos em 2D os amortecimentos não-linear e turbulento e introduzimos um novo mecanismo, ainda não aplicado à este ambiente, a absorção ressonante de ondas Alfvén de superfície, e analisamos como cada um desses mecanismos pode aquecer o disco. Propomos também que a absorção ressonante pode ser acoplada ao amortecimento turbulento, através do desenvolvimento da Instabilidade Kelvin-Helmholtz. Nossos resultados mostram que a absorção ressonante, por não promover nenhum aquecimento expressivo, não gera nenhum tipo de mudança na estrutura do disco, enquanto o amortecimento não-linear torna-se significativo apenas para grandes fluxos de onda. O amortecimento acoplado, por outro lado, apesar de aquecer o disco significativamente, sendo na maioria das vezes mais efetivo que os mecanismos não-linear e ressonante, gera temperaturas inferiores àquelas associadas ao amortecimento turbulento, mecanismo mais eficiente dentre os considerados neste trabalho.
Titre en anglais
Alfvenic heating in protostellar accretion disks: effect in the reduction of the dead zone
Mots-clés en anglais
damping of Alfvén waves
dead zone
Magnetorotational Instability
protostellar accretion disks
T Tauri stars
Resumé en anglais
Accretion disks are commonly observed around young stars, such as T Tauri stars. In order for the accretion to happen, the disk particles must lose their rotational energy and fall towards the central object. The most promising mechanism for angular momentum transport in accretion disks is the Magnetorotational Instability (MRI). This instability, however, requires that the gas particles be coupled to the magnetic field lines. Thus, a fraction of the particles must be charged. As the disk temperatures are too low, the particles exhibit a low ionization fraction. Therefore, to assure the occurrence of the MRI in the whole disk, higher temperatures are required. Many works in the literature have proposed the damping of Alfvén waves as an extra energy source in disks. The considered mechanisms were: the nonlinear damping and the turbulent damping. In this work, we have studied, in 2D, the nonlinear and turbulent dampings and introduce a new mechanism, not yet applied to this environment, the resonant absorption of surface Alfvén waves, and analyse how each of these mechanisms can heat the disk. We also propose that the resonant absorption can be coupled to the turbulent damping, through the Kelvin-Helmholtz Instability. Our results show that, since the resonant absorption does not provoke any expressive heating in the disk, changes in the disk structure associated with this mechanism are inexistent, while the nonlinear damping is significant only for very high Alfvén wave fluxes. The coupled mechanism, on the other hand, despite significantly heat the disk, being more effective than the nonlinear and resonant mechanisms in most cases, generates smaller temperatures than the turbulent damping, the most effective mechanism among those considered in this work.
 
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Date de Publication
2020-05-07
 
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