Efeitos da fotoionização da poeira nas ondas de Alfvén e eletrostáticas para um plasma espacial magnetizado

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: De Toni, Luan Bottin
• Orientador(a): Gaelzer, Rudi
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Ondas de Langmuir em plasmas; Fotoionizacao; Oscilações de plasma; Ondas de Alfvén em plasma
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/219146

Neste trabalho estudamos as mudanças que o processo de fotoemissão de elétrons pela poeira provoca na propagação e amortecimento de alguns modos normais de oscilações em plasmas através da relação de dispersão obtida utilizando a teoria cinética de plasmas e a linearização do sistema de equações Vlasov-Maxwell para um plasma empoeirado, homogêneo, magnetizado, no qual os grãos de poeira são considerados idênticos e imóveis. A análise numérica da relação de dispersão é feita utilizando parâmetros típicos de ventos estelares de estrelas ricas em carbono, já que alguns dos modos estudados atuam como mecanismos de aceleração desses ventos. Consideramos propagação paralela ao campo magnético ambiente e distribuições Maxwellianas de elétrons e íons. Para as ondas eletromagnéticas observamos que as partes reais da frequência dos modos whistler e íon-cíclotron, que se acoplam em um único modo (o modo de Alfvén) para pequeno número de onda em um plasma convencional, deixam de se acoplar no modo de Alfvén na presença de poeira negativamente carregada, podendo apresentar região de acoplamento quando os grãos de poeira estão eletricamente nulos ou positivos. Foi possível observar também que a inclusão da fotoionização diminui a região onde a velocidade de grupo desses modos é nula, efeito que surge na presença de poeira no plasma. As partes imaginárias das frequências desses modos, que estão relacionadas à taxa de amortecimento das ondas, apresentam diminuição em seu valor absoluto com a presença da fotoionização para pequenos valores da densidade de poeira, indicando um menor amortecimento das ondas. Exceção disso ocorre na região de pequeno número de onda, onde o comportamento das taxas de amortecimento dos modos whistler e íon-cíclotron se inverte com a inversão do sinal da carga elétrica dos grãos de poeira. Essas taxas de amortecimento também podem aumentar com o aumento do fluxo de fótons para grandes valores da densidade de grãos de poeira. As frequências das ondas eletrostáticas não apresentam grandes mudanças em suas partes reais e, em geral, também apresentam atenuação na taxa de amortecimento com a adição da fotoionização, exceto para a região de pequeno número de onda das ondas de Langmuir, onde o amortecimento devido às colisões inelásticas é aumentado com a presença da emissão fotoelétrica. Para as ondas íon-acústicas o amortecimento de Landau é predominante e a fotoionização provoca maiores mudanças no amortecimento apenas para grandes densidades de poeira, onde pode aumentar a taxa de amortecimento para um certo valor de número de onda.