Defesa de Tese de Doutorado #436 – Guilherme Augusto Dias Monteiro – 14/11/2024

A teoria do dínamo de campo médio tem sido amplamente empregada, ao longo de décadas, no estudo da origem e manutenção de campos magnéticos estelares. De acordo com essa teoria, o dínamo é sustentado por meio do cisalhamento entre camadas, relacionado ao efeito-Ω, e por movimentos helicoidais induzidos pela turbulência, associados ao efeito-α.

Contudo, a aplicabilidade da teoria do dínamo de campo médio em estrelas com envelopes radiativos, como as estrelas Ap/Bp, ou em regiões estáveis à convecção, como o interior  de estrelas do tipo solar, é limitada. Nesse cenário, surgem alternativas teóricas, como o dínamo de Tayler-Spruit. Nessa abordagem, o efeito-α em zonas estáveis à convecção seria desempenhado por instabilidades magneto-hidrodinâmicas, tais como a instabilidade de Tayler, onde a energia é transferida entre diferentes componentes do campo magnético.

Na primeira parte deste trabalho, investigamos a evolução de um campo magnético puramente toroidal e anti-simétrico em relação ao equador, confinado em uma zona estável à convecção e, portanto, suscetível à instabilidade de Tayler. Utilizamos o código EULAG- MHD para realizar simulações tridimensionais e não lineares de uma camada esférica cuja estratificação se assemelha à da região estável à convecção localizada entre as zonas radiativa e convectiva do Sol. Nosso foco principal foi examinar como a evolução desse campo magnético é influenciada, a curto e longo prazo, pela rotação do modelo.

Os resultados indicam que a rotação tem a capacidade de estabilizar o campo magnético, retardando o crescimento da instabilidade. No entanto, em todos os modelos estudados, os campos magnéticos tornam-se eventualmente instáveis, perdendo sua topologia original e posteriormente decaindo devido à difusão turbulenta. Durante esse processo, observamos o surgimento de componentes significativas de campo poloidal, bem como de helicida- des, tanto cinética quanto de corrente. Esses resultados corroboram a viabilidade da instabilidade de Tayler em desempenhar o papel do efeito-α no dínamo de Tayler-Spruit.

Na segunda parte deste trabalho realizamos o acoplamento entre os códigos EULAG-MHD e Pencil Code. Esse acoplamento nos permitiu aplicar o método de campos de teste (TFM), implementado no código Pencil, para calcular os coeficientes do dínamo em uma simulação teste realizada com o código EULAG-MHD. O desenvolvimento do código que permite o acoplamento foi concluído satisfatoriamente, e os resultados obtidos foram consistentes com estudos anteriores que utilizaram modelos semelhantes. Essa ferramenta abre a possibilidade de explorar, com maior profundidade, os mecanismos físicos que participam em processos instáveis, incluindo o mecanismo dínamo, em simulações de diferentes tipos realizadas com EULAG-MHD.

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