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Estudio numérico de corrientes laminares magnetohidrodinámicas relativistas en un fluido polarizado magnéticamente

Resumen

La reconexión magnética es un mecanismo natural de conversión de energía que toma lugar en fluidos conductores tales como plasmas. Este proceso transforma la energía magnética del sistema en energía cinética o en energía térmica. Por lo tanto, este mecanismo ha sido propuesto para explicar las elevadas temperaturas y grandes cantidades de energía emitidas en varios sistemas de interés astrofísico. Diferentes modelos teóricos apuntan a que las corrientes laminares pueden desencadenar el fenómeno de reconexión, lo cual hace que su estudio sea de vital importancia para la astrofísica de altas energías. Adicionalmente, simulaciones numéricas han mostrado que la pola- rización magnética del plasma puede ser relevante en sistemas con presencia de campos magnéticos intensos. Debido a lo anterior, en el presente trabajo se empleó el formalismo de la Magnetohidrodinámica Resistiva en Relatividad General (GRRMHD) para obtener una primera aproximación a los efectos introducidos por la polarización magnética en el proceso de Reconexión. Para llevar a cabo este propósito, esta tesis muestra por primera vez el sistema de ecua- ciones correspondiente a la GRRMHD con polarización electromagnética, el cual fue escrito en forma conservativa empleando la formulación de Valencia. Este sistema de ecuaciones fue implementado en el código CAFE conside- rando un espaciotiempo de Minkowski y polarización eléctrica nula. Esto convierte a CAFE en el primer código que resuelve las ecuaciones de la RRMHD con polarización magnética para materiales lineales e isótropos. Finalmente, se presentan las simulaciones de Reconexión Magnética considerando como dato inicial una corriente laminar de Harris. Se muestra que la energía magnética disipada será mayor para el caso diamagnético y menor en el paramagnético respecto al fluido no polarizado. Sin embargo, las energías cinética e interna específica presentan valores mayores en el caso diamagnético y valores menores en el caso paramagnético comparado con fluido no polarizado.