Aceleración de electrones por inestabilidades debidas a anisotropías de temperatura en plasmas astrofísicos

Abstract

En esta investigación se utilizaron simulaciones de plasmas tipo particle-in-cell (PIC) para estudiar el efecto de las inestabilidades debidas a anisotropı́as de temperatura, en la aceleración de electrones en plasmas astrofı́sicos débilmente colisionales. Para generar las anisotropı́as de temperatura nuestras simulaciones imponen un movimiento de cizalle o com- presivo en el plasma. Cuando la anisotropı́a alcanza un valor umbral, las inestabilidades son desencadenadas, lo cual controla su aumento. Como los movimientos de cizalle o compresivo fuerzan el crecimiento de la anisotropı́a de presión durante todo el tiempo de simulación, nuestro estudio captura de manera consistente la evolución no lineal de las inestabilidades, sin tener que hacer suposiciones previas sobre el espectro de las ondas. Estas inestabilidades son capaces de acelerar electrones, a través de interacciones es- tocásticas llamadas Fermi de segundo orden . Generando distribuciones tipo ley de potencia en altas energı́as. El efecto en la aceleración de los electrones dependerá principalmente del tipo de inestabilidad por anisotropı́a de presión que es inducida. Por ello nos concentraremos en dos regı́menes fı́sicos: uno relativista como lo son discos de acreción en torno a objetos compactos y otro no-relativista como las llamaradas solares, con la intención de entender el rol de la temperatura de los electrones en la aceleración de los mismos. Encontramos que en ambos regı́menes la aceleración es capaz de generar una ley de poten- cia en altas energı́as, siendo el régimen no-relativista el mas eficiente debido la participación de distintos tipos de modos a lo largo de la simulación.