Seminar ISS despre: Reconexiune și strălucirile asociate în jeturile relativiste care conțin câmpuri magnetice elicoidale cu simulări de particule-în-celulă

de
Dr. Ken-Ichi Nishikawa, Universitatea din Alabama în Huntsville, SUA

Invitat: Dr. Ken-Ichi Nishikawa, Universitatea din Alabama în Huntsville, SUA

Când: 21 mai 2018, 11:00

Unde: ISS, Auditorium

Abstract:

Descoperirea de către Advanced LIGO/Virgo a undelor gravitaționale provenite de la ciocnirea a doua stele neutronice binare, GW170817, a declanșat efectuarea de observații în domeniul undelor electromagnetice, fapt care a deschis așa-numita eră a astronomiei multi-mesageri. Aceste observații în multiple frecvențe ne-au furnizat informații privind procesele de generare a undelor gravitaționale și a jeturilor relativiste/ejecta produse ca urmare a ciocnirii celor două stele neutronice, precum și a radiației emise prin procesele de interacțiune dintre jeturile relativiste/ejecta și mediul interstelar. Investigarea acestor fenomene necesită un studiu teoretic și computațional intensiv și sistematic în combinație cu diferite observații astronomice. În studiul jeturilor relativiste, una dintre cele mai importante teme o constituie analiza interacției dintre aceste jeturi și mediul interstelar, la nivel microscopic. Am studiat, separat, evoluția jeturilor relativiste alcătuite din (i) plasma de electroni-protoni și din (ii) plasma de electroni-pozitoni, care conțin câmpuri magnetice elicoidale, concentrându-ne pe modul în care acestea interacționează cu mediul ambiant. Am efectuat simulări globale de particule-în-celulă a jeturilor care conțin câmpuri magnetice elicoidale pentru a examina modul în care aceste câmpuri afectează producerea instabilităților în plasmă la nivel microsopic (cum ar fi: instabilitatea Weibel, instabilitatea cinetică Kelvin-Helmholtz și instabilitatea Mushroom), atunci când se simulează un jet cu o rază mult mai mare decât în cazurile precedent studiate. Anterior, în simulările noastre cu raza mică, tipurile de instabilități cinetice menționate mai sus au fost suprimate și noi tipuri de instabilități au fost produse. Pentru jetul de electroni-protoni, o instabilitate de tipul recolimare se produce aproape de centrul jetului. Pentru jetul de electroni-pozitroni, un amestec de instabilități se produc și electronii din jet sunt accelerați. În acest seminar, o să prezint rezultatele obținute pentru spectrele sintetice calculate direct din simulări, folosind un sistem de simulare larg pentru jeturi care conțin câmpuri magnetice elicoidale. Aceste spectre pot fi apoi comparate cu cele obținute prin observarea exploziilor de radiații gama. De asemenea, voi prezenta posibile mecanisme de producere a strălucirilor în domeniul razelor X datorită reconexiunii magnetice, strălucirii asociate cu obiectele în care se produc exploziile de radiații gama.

Persoană de contact: Dr. Ioana Dutan <idutan[at]spacescience[dot]ro>

Seminar about: Reconnection and associated flares in global relativistic jets containing helical magnetic fields with particle-in-cell simulations

de
Dr. Ken-Ichi Nishikawa, University of Alabama in Huntsville, USA

Guest: Dr. Ken-Ichi Nishikawa, University of Alabama in Huntsville, USA

When: 21th May 2018, from 11:00

Where: Institute of Space Science – ISS (Auditorium)

Abstract:

The discovery by Advanced LIGO/Virgo of gravitational waves from the binary neutron star (BNS) merger GW170817 triggered sequential observations of the electromagnetic counterparts, which has opened the era of multi-messenger astronomy. These multi-frequency observations provide us profound information to investigate the processes from the generation of gravitational wave, associated relativistic jets and merger ejecta, and consequently radiation from the interaction of jets and ejecta with interstellar medium. The investigation of these phenomena requires extensive and systematic theoretical and computational research with various observations. In the study of relativistic jets one of the key open questions is their interaction with the environment on the microscopic level. We have studied the initial evolution of both electron–proton and electron–positron relativistic jets containing helical magnetic fields, focusing on their interaction with an ambient plasma. We have performed particle-in-cell simulations of “global” jets containing helical magnetic fields in order to examine how helical magnetic fields affect kinetic instabilities such as the Weibel instability, the kinetic Kelvin-Helmholtz instability (kKHI) and the Mushroom instability (MI) using a larger jet radius. In our previous simulation study, these kinetic instabilities are suppressed and new types of instabilities can grow. In the electron-proton jet simulation a recollimation-like instability occurs near the center of jet. In the electron-positron jet simulation mixed kinetic instabilities grow and the jet electrons are accelerated. In this talk, I will present results of synthetic radiation spectra that are obtained directly from simulations using much larger systems for global jets containing helical magnetic fields., which can then be compared with observations of gamma-ray burst objects. I will also present possible mechanisms of X-ray flare production for such objects due to magnetic reconnection.

Contact person: Dr. Ioana Dutan <idutan[at]spacescience[dot]ro>