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Investigação de fenômenos de altas energias e plasmas astrofísicos: teoria, simulações numéricas, observações e desenvolvimento de instrumentação para o Cherenkov Telescope Array (CTA)

Processo: 13/10559-5
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de agosto de 2014 - 31 de julho de 2018
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Astronomia
Pesquisador responsável:Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
Beneficiário:
Instituição-sede: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo, SP, Brasil
Pesquisadores principais:Adriana Benetti Marques Valio ; Diego Antonio Falceta Gonçalves
Pesq. associados:Antônio Mário Magalhães ; Germán Lugones ; Vera Jatenco Silva Pereira
Auxílios(s) vinculado(s):16/50340-0 - Determining the relationship between turbulence and star formation, using statistical comparisons between large observational datasets and a large ensemble of theoretical models, AP.R
15/06171-7 - XXIX IAU General Assembly, AR.EXT
Bolsa(s) vinculada(s):16/25901-9 - Interações magnéticas no sistema estrela-planeta e suas consequências na habitabilidade planetária, BP.DR
16/12320-8 - Estudo numérico de reconexão magnética ao redor de buracos negros, BP.PD
16/22092-2 - Mecanismos de aquecimento de discos de acreção protoestelares, BP.IC
+ mais bolsas vinculadas 15/25126-2 - A interação de jatos com o meio intra-aglomerado: o papel da precessão do jato, BP.PD
15/13933-0 - Investigação de jatos relativísticos e sua emissão em altas energia por meio da análise de observações em multi-comprimenti-de-onda, BP.PD
14/17073-3 - Investigação de fenômenos de altas energias e plasmas astrofísicos: teoria, simulações numéricas, observações e desenvolvimento de instrumentação para o Cherenkov Telescope Array (CTA), BP.TT
13/09065-8 - Origem e colimação de jatos de fontes compactas e mecanismos de aceleração, BP.PD
11/22078-6 - Conexão entre a evolução de galáxias e formação estelar: das escalas de PC até escalas de KPC, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Dynamo  Simulação numérica  Campo magnético  Raios cósmicos  Raios gama 
Publicação FAPESP:http://media.fapesp.br/bv/uploads/pdfs/astronomia_iV4BEhM_11_12.pdf

Resumo

A maior parte da matéria visível no universo está no estado de plasma, ou seja, é constituída por gás total ou parcialmente ionizado permeado por campos magnéticos. O grupo de Altas Energias e Plasmas Astrofísicos de E. M. de Gouveia Dal Pino do Instituto de Astronomia, Geologia e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP), A.B.M. Valio do Centro de Radioastronomia e Astrofísica da Universidade Mackenzie (CRAAA), e Diego Falceta Gonçalves da EACH-USP vêm desenvolvendo vários projetos correlacionados usando uma descrição magneto-hidrodinâmica (MHD) teórica-numérica, bem como ferramentas observacionais para investigar plasmas astrofísicos e fenômenos de altas energias. Nesse contexto, ênfase especial foi dada aos estudos de: 1) jatos astrofísicos e discos de acreção ao redor de estrelas e buracos negros; 2) origem, propagação e aceleração de raios cósmicos; 3) ventos estelares e galácticos e seu feedback em gás/energia /campo magnético no meio ambiente cósmico; 4) efeitos de turbulência MHD e choques de supernovas sobre a formação de estrelas e o transporte de fluxo magnético; 5) atividade magnética solar e estelar, o problema do dínamo, e a construção de um Observatório Solar Virtual; 6) migracao de planetas; 7) determinação das propriedades do campo magnético do universo local; e 8) origem e evolução dos campos magnéticos cósmicos no meio intra-aglomerado turbulento (ICM) e meio intergaláctico (IGM) empregando uma descrição MHD cinética (KMHD). A maior parte destes estudos vem sendo realizados atraves de modelagem numérica 3D MHD empregando-se códigos e técnicas numéricas sofisticadas, focalizando no desenvolvimento de processos fundamentais de plasma e de altas energias, tais como turbulência, reconexão magnética, dínamo, ondas de choque, instabilidades cinéticas e MHD, e aceleração estocástica de particulas, os quais vem resultando em contribuições significativas para a área. Nesta Proposta, pretendemos dar continuidade a esses estudos.Além disso, nos últimos anos, nosso grupo tem tambem se envolvido no Projeto Cherenkov Telescope Array (CTA), uma colaboração internacional (com 29 países), visando a construção de uma nova geração de telescópios de raios gama em solo. O CTA irá levar `a mais profunda visao do universo não-térmico nas altas energias, com contribuições significativas para a cosmologia, astrofísica de partículas e, em particular, para os aceleradores astrofisicos de raios cósmicos, os campos magnéticos cósmicos e tambem na investigação dos surtos de raios-gama (GRBs). Presentemente, a construção de um Mini-Array para o CTA consistindo de um pequeno arranjo de (até 7) telescópios Cherenkov foi aprovado pelo Ministério Italiano da Educação, Universidade e Pesquisa, sob a coordenação de Giovanni Pareschi, Diretor do Observatorio Astronomico INAF-Brera. Este constituirá um pathfinder e o "core" para o futuro CTA e permitirá a realização de testes extensivos e a obtencao de dados de alta qualidade ainda na fase de preparação e construção do CTA. O financiamento aprovado pelo governo italiano, no entanto, será capaz de patrocinar apenas parte do Mini-Array. A presente proposta visa solicitar financiamento para a construção de três (3) telescópios Cherenkov a fim de completar o CTA Mini-Array, em parceria com o grupo italiano, com acesso completo ao know-how tecnológico e `a construção do arranjo. Além disso, tal como descrito acima, tendo em vista o extensivo número de projetos de presquisa correlacionados em desenvolvimento pelo grupo, uma atualização de nossos recursos computacionais (também adquiridos com auxilio anterior da FAPESP) será tambem necessária. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Professora do IAG-USP ganha prêmio de impacto social na ciência 
Observatório possibilitará estudar raios gama com precisão sem precedentes 
Pós-doutorado em astrofísica de plasmas e altas energias com Bolsa da FAPESP 
Escola Avançada em Astrofísica de Alta Energia e Plasma está com inscrições abertas 
Oportunidades de pesquisa no IAG 
Nova infraestrutura de pesquisa para astrofísica de partículas na América do Sul 
Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre o auxílio:
Armadilha para fantasmas 

Publicações científicas (19)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
BURTOVOI, A.; SAITO, T. Y.; ZAMPIERI, L.; HASSAN, T. Prospects for the detection of high-energy (E > 25 GeV) Fermi pulsars with the Cherenkov Telescope Array. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 471, n. 1, p. 431-446, OCT 2017. Citações Web of Science: 0.
CAPRONI, ANDERSON; LANFRANCHI, GUSTAVO AMARAL; CAMPOS BAIO, GABRIEL HENRIQUE; KOWAL, GRZEGORZ; FALCETA-GONCALVES, DIEGO. Gas Removal in the Ursa Minor Galaxy: Linking Hydrodynamics and Chemical Evolution Models. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 838, n. 2 APR 1 2017. Citações Web of Science: 1.
KOWAL, GRZEGORZ; FALCETA-GONCALVES, DIEGO A.; LAZARIAN, ALEX; VISHNIAC, ETHAN T. Statistics of Reconnection-driven Turbulence. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 838, n. 2 APR 1 2017. Citações Web of Science: 3.
SANTOS-LIMA, R.; DAL PINO, E. M. DE GOUVEIA; FALCETA-GONCALVES, D. A.; NAKWACKI, M. S.; KOWAL, G. Features of collisionless turbulence in the intracluster medium from simulated Faraday rotation maps - II. The effects of instabilities feedback. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 465, n. 4, p. 4866-4871, MAR 2017. Citações Web of Science: 0.
VALIO, ADRIANA; ESTRELA, RAISSA; NETTO, YURI; BRAVO, J. P.; DE MEDEIROS, J. R. Activity and Rotation of Kepler-17. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 835, n. 2 FEB 1 2017. Citações Web of Science: 0.
DEL VALLE, MARIA V.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; KOWAL, G. Properties of the first-order Fermi acceleration in fast magnetic reconnection driven by turbulence in collisional magnetohydrodynamical flows. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 463, n. 4, p. 4331-4343, DEC 2016. Citações Web of Science: 4.
MIZUNO, YOSUKE; GOMEZ, JOSE L.; NISHIKAWA, KEN-ICHI; MELI, ATHINA; HARDEE, PHILIP E.; REZZOLLA, LUCIANO; SINGH, CHANDRA B.; DE GOUVEIA DAL PINO, ELISABETE M. Magnetic Dissipation in Relativistic Jets. GALAXIES, v. 4, n. 4 DEC 2016. Citações Web of Science: 0.
ESTRELA, RAISSA; VALIO, ADRIANA. STELLAR MAGNETIC CYCLES IN THE SOLAR-LIKE STARS KEPLER-17 AND KEPLER-63. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 831, n. 1 NOV 1 2016. Citações Web of Science: 1.
GUERRERO, G.; SMOLARKIEWICZ, P. K.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; KOSOVICHEV, A. G.; MANSOUR, N. N. UNDERSTANDING SOLAR TORSIONAL OSCILLATIONS FROM GLOBAL DYNAMO MODELS. Astrophysical Journal Letters, v. 828, n. 1 SEP 1 2016. Citações Web of Science: 0.
SANTOS-LIMA, R.; YAN, H.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; LAZARIAN, A. Limits on the ion temperature anisotropy in the turbulent intracluster medium. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 460, n. 3, p. 2492-2504, AUG 11 2016. Citações Web of Science: 2.
BURTOVOI, A.; ZAMPIERI, L. Simulated gamma-ray pulse profile of the Crab pulsar with the Cherenkov Telescope Array. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 459, n. 4, p. 3783-3791, JUL 11 2016. Citações Web of Science: 1.
SINGH, CHANDRA B.; MIZUNO, YOSUKE; DE GOUVEIA DAL PINO, ELISABETE M. SPATIAL GROWTH OF CURRENT-DRIVEN INSTABILITY IN RELATIVISTIC ROTATING JETS AND THE SEARCH FOR MAGNETIC RECONNECTION. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 824, n. 1 JUN 10 2016. Citações Web of Science: 0.
SINGH, CHANDRA B.; MIZUNO, YOSUKE; DE GOUVEIA DAL PINO, ELISABETE M. SPATIAL GROWTH OF CURRENT-DRIVEN INSTABILITY IN RELATIVISTIC ROTATING JETS AND THE SEARCH FOR MAGNETIC RECONNECTION. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 824, n. 1 JUN 10 2016. Citações Web of Science: 11.
GUERRERO, G.; SMOLARKIEWICZ, P. K.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; KOSOVICHEV, A. G.; MANSOUR, N. N. ON THE ROLE OF TACHOCLINES IN SOLAR AND STELLAR DYNAMOS. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 819, n. 2 MAR 10 2016. Citações Web of Science: 11.
RUBAB, NAZISH; CHIAN, ABRAHAM C. -L.; JATENCO-PEREIRA, VERA. On the ordinary mode Weibel instability in space plasmas: A comparison of three-particle distributions. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SPACE PHYSICS, v. 121, n. 3, p. 1874-1885, MAR 2016. Citações Web of Science: 0.
NAKWACKI, M. S.; KOWAL, G.; SANTOS-LIMA, R.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; FALCETA-GONCALVES, D. A. Features of collisionless turbulence in the intracluster medium from simulated Faraday Rotation maps. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 455, n. 4, p. 3702-3723, FEB 1 2016. Citações Web of Science: 3.
MELIOLI, C.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M. GAS OUTFLOWS IN SEYFERT GALAXIES: EFFECTS OF STAR FORMATION VERSUS AGN FEEDBACK. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 812, n. 2 OCT 20 2015. Citações Web of Science: 2.
FALCETA-GONCALVES, D.; KOWAL, G. FAST MAGNETIC FIELD AMPLIFICATION IN THE EARLY UNIVERSE: GROWTH OF COLLISIONLESS PLASMA INSTABILITIES IN TURBULENT MEDIA. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 808, n. 1 JUL 20 2015. Citações Web of Science: 4.
KADOWAKI, L. H. S.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; SINGH, C. B. THE ROLE OF FAST MAGNETIC RECONNECTION ON THE RADIO AND GAMMA-RAY EMISSION FROM THE NUCLEAR REGIONS OF MICROQUASARS AND LOW LUMINOSITY AGNs. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 802, n. 2 APR 1 2015. Citações Web of Science: 10.

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