Acoplamento entre ondas gravitacionais e plasmas fortemente magnetizados em binárias de estrelas de nêutrons - Adam Smith Gontijo Brito de Assis (2020)
A coalescência de binárias de estrelas de nêutrons produz quantidade significativa de ondas gravitacionais. A fonte GW170817 detectada pelo Advanced LIGO e Virgo associada ao GRB170817A inaugurou a astronomia multi-mensageira, confirmando o modelo de que as estrelas de nêutrons são também progenitores de eventos Gamma- Ray Bursts de curta duração. A massa total da binária detectada foi de 2, 73M, produziu um GRB de curta duração 2±0, 5s e com energia isotrópica equivalente de ~ 1039−1040J. Essas emissões são produzidas de acordo com o modelo de fireball, que consiste em pares elétron-pósitron, radiação e matéria bariônica. Esta última absorve a maior parte da energia da explosão, chegando a alcançar fatores de Lorentz ( ) da ordem de 102-103. Devido aos intensos campos magnéticos de estrelas de nêutrons e ao plasma fortemente magnetizado circundante a essas fontes de OGs, os modos Alfvén e magneto-acústico de ondas magneto-hidrodinâmicas são excitados pelas polarizações das OGs, × e +, respectivamente. As ondas MHD excitadas, por sua vez, carregam energia através do plasma, sugerindo um mecanismo alternativo para a aceleração da matéria com altos fatores de Lorentz. A amplitude da OG depende da frequência do sistema, por conseguinte, a energia depositada no plasma depende da frequência da radiação gravitacional. Nós encontramos o conjunto fechado de equações que descrevem o plasma MHD ideal excitado pelas OGs emitidas pela binária de estrelas de nêutrons. Calculamos a energia transferida entre as ondas durante a fase inspiral da coalescência. Nossos resultados mostram que as frequências mais baixas contribuem significativamente para a absorção da energia no plasma e que, para o modo magnetossônico, a energia armazenada pode alcançar valores ~ 1036J, quando nós consideramos as condições do sistema GW170817 emitindo OG na faixa ~ 100 Hz até ~ 1, 61 kHz. Com cálculo análogo, para o modo Alfvén, a energia armazenada pelo acoplamento pode alcançar valores ~ 1035J dentro da faixa de frequências. Mostramos que o o vector de Poynting e a pressão de radiação produzidos pela interação da OG e plasma podem ter papéis importantes na geração do fluxo ultrarrelativístico de GRBs. A energia observada para o GRB170817A, em princípio, pode ser explicada se o ângulo formado entre a orientação do campo magnético ambiente e a direção de propagação das OGs é de /2. Todos os resultados são obtidos, semi-analiticamente, para as ondas MHD interagindo coerentemente com as OGs.