Propagación de ondas magnetohidrodinámicas en medios magnéticamente estructurados

Abstract

En este Trabajo Final de grado se estudió la propagación de ondas magnetohidrodinámicas en plasmas estructurados magnéticamente. Un caso típico de plasma estructurado está dado por los arcos coronales de la atmósfera solar. Estas estructuras modeladas como cilindros magnéticos que mantienen al plasma confinado se han mostrado capaces de soportar distintos modos magnetohidrodinámicos como ondas de Alfvén y modos magnetoacústicos funcionando como guías de ondas. La dinámica de estas estructuras está bien descripta por las ecuaciones de la magnetohidrodinámica ideal. Estas ecuaciones en derivadas parciales son no-lineales, por consiguiente existen soluciones analíticas solo para algunos casos particulares y usualmente deben resolverse de forma numérica. En este trabajo se utilizó el código FLASH para poder simular arcos coronales indagando la posibilidad de excitar modos magnetohidrodinámicos a través de deposiciones localizadas de energía dentro de los arcos inspiradas en las fulguraciones solares y luego colocando a la estructura fuera del equilibrio de forma global aumentando su temperatura por sobre la temperatura de equilibrio con la corona de forma instantánea. Se llegó a la conclusión que las deposiciones de energía capaces de establecer oscilaciones tipo sausage en arcos coronales son aquellas que perturban al arco de manera global (desequilibrios totales). Deposiciones de energía localizadas, tipo fulguración, son capaces de generar propagación de ondas magnetoacústicas en el arco, pero estas no son capaces de modificar el perfil de densidad como es típico en los modos sausage.

In this final work the propagation of magnetohydrodynamic waves in magnetically structured plasmas was studied. A typical case of structured plasma is given by the coronal loops of the solar atmosphere. These structures modelled as magnetic cylinders that keep the plasma confined have been shown to support different magnetohydrodynamic modes such as Alfvén waves and magnetoacoustic modes working as wave guides. The dynamics of these structures are well described by the equations of ideal magnetohydrodynamics. These partial differential equations are non-linear, therefore analytical solutions exist only for some particular cases and usually must be solved numerically. In this work the FLASH code was used to simulate coronal loops investigating the possibility of exciting magnetohydrodynamic modes. First through localized energy depositions within the loops inspired by solar flares and then by placing the structure out of equilibrium globally by increasing its temperature above the temperature of equilibrium with the corona instantaneously. It was concluded that the energy depositions capable of establishing sausage oscillations in coronal loops are those that disturb the loop in a global way (total unbalances). Localised energy depositions, of the fulguration type, are capable of generating magnetoacoustic wave propagation in the loop, but these are not capable of modifying the density profile as is typical in sausage modes.