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Grupo de Plasmas Astrofísicos
Desde el año 1984 el grupo desarrolla sus actividades en el Instituto de Astronomía y Física del
Espacio (IAFE), y el Departamento de Física (FCEN, UBA). Las diversas líneas de investigación
del grupo pueden englobarse en el marco general de la dinámica de fluidos y plasmas de interés
astrofísico. Para el abordaje de los problemas a investigar, combinamos técnicas teóricas, numéricas, y el procesamiento y modelado de datos astronómicos. En sus 25 años el grupo ha mantenido
una intensa actividad de formación de recursos humanos, con alrededor de 10 tesis doctorales y
otras tantas tesis de licenciatura. Asimismo, la mayoría de los trabajos se realizan en el marco
de actividades de cooperación con otros grupos del país, Estados Unidos, y países europeos.
Se detalla a continuación algunas de las actuales líneas de investigación del grupo.
Turbulencia en Fluidos
Atmósfera Solar
Magnetósferas Planetarias
Los procesos turbulentos se encuentran virtualmente en todos los plasmas astrofísicos, siendo su estudio central a la comprensión de la física de dichos
escenarios. La enorme complejidad del tema implica
la necesidad de abordarlo en forma numérica (computacional).
La atmósfera solar constituye un laboratorio natural de plasmas, que puede ser estudiado en mucho mayor detalle que cualquier otra estrella del Universo. Esto se hace mediante observatorios terrestres y espaciales, en distintas longitudes de onda.
Investigamos la interacción de distintos cuerpos
del Sistema Solar con el
medio interplanetario, a
partir de mediciones insitu de instrumentos a
bordo de sondas espaciales. Estos estudios
son relevantes para la
comprensión de los procesos de erosión atmosférica planetaria, como
El grupo cuenta con
CAPS (Cluster for Astrophysical Plasma Simulations), una red de cálculo que cuenta actualmente con 80 procesadores para simulaciones
numéricas en paralelo de
la dinámica de fluidos y
magnetofluidos.
Entre los fenómenos estudiados, se encuentran:
los que se suponen operaron en Marte para que
actualmente no posea
agua líquida sobre su superficie.
Desarrollamos técnicas tomográficas para inferir
la estructura tri-dimensional (3D) de la luminosidad de la atmósfera solar en distintas longitudes
de onda, a partir de las imágenes 2D satelitales.
La generación de campos magnéticos a partir de flujos turbulentos (efecto dínamo). La
figura muestra la simulación de la intensidad de
energía magnética generada por un flujo helicoidal turbulento.
Estos mapas 3D de luminosidad en distintas longitudes de onda permiten inferir, por primera vez, la
distribución 3D global de la densidad y temperatura
de la atmósfera solar.
La dinámica de discos
de acreción alrededor de
objetos compactos. La
figura muestra el estado
estacionario de una simulación de los mismos.
El calentamiento turbulento de la corona solar. La figura muestra
una simulación de la emisividad en rayos X de
un arco magnético solar
excitado por movimientos convectivos fotosféricos. La turbulencia MHD
cataliza eficientemente
la disipación de energía,
prediciendo tasas de calentamiento compatibles
con las observaciones.
El modelado teórico y numérico de plasmas turbulentos es una de las líneas de investigación tradicionales del grupo, a la cual hemos aportado contribuciones significativas a lo largo de los años, en
colaboración con otros especialistas del país y del
exterior.
Utilizando estos mapas
de temperatura y densidad como datos, se desarrollan modelos magneto-hidrodinámicos 3D
de la atmósfera solar
y su campo magnético.
Estas investigaciones se orientan al avance de la
comprensión del calentamiento atmosférico solar, la
aceleración del viento solar, y los efectos solares sobre la magnetósfera terrestre (Clima Espacial).
Utilizando datos de magnetómetros y espectrómetros de diversas misiones espaciales, investigamos
la interacción del Viento Solar con Marte y Venus, y
de la magnetósfera de Saturno con su satélite Titán.
Un importante resultado
fue el descubrimiento de
campos magnéticos fósiles de Saturno alrededor
de su luna Titán (Science
2008).
Usualmente localizada
dentro del campo magnético de Saturno, Titán
quedó temporariamente
expuesta al viento solar
durante un pasaje de la
sonda espacial Cassini.
Ya expuesta al viento solar, se detectó que Titán
seguía rodeada del campo magnético de Saturno (flechas rojas). Este
descubrimiento fue clave
para comprender la interacción entre Titán y su
entorno de plasma.
En el área de actividades de desarrollo tecnológico
del IAFE, el grupo se dedica al desarrollo de instrumentación para aplicaciones geofísico-espaciales.
En particular, en la actualidad se están desarrollando prototipos de magnetómetros fluxgate.