Large Eddy Simulations of Binary Neutron Star MergersTurbulent Amplification of the Magnetic Field

Resumen

Aquesta tesi està centrada en l'amplificació del camp magnètic (MF, en anglès) en fusions d'un sistema binari d'estrelles de neutrons (BNS), que té lloc principalment durant la fase turbulenta generada per la inestabilitat de Kelvin-Helmholtz (KHI) a les escales petites. S'han fet servir tècniques de Simulacions de Grans Vòrtexs (Large Eddy Simulations (LES) en anglès) combinades amb el model del gradient de l'escala de subxarxa (SGS) per tal de capturar la dinàmica de les petites escales en aquest problema. Primer, hem desenvolupat la teoria per a les equacions d'evolució de la magnetohidrodinàmica (MHD) no relativista i després per a la MHD en relativitat general (GRMHD). Hem realitzat simulacions en caixes i hem analitzat els resultats obtinguts tant de quantitats integrades com també de l'energia espectral obtinguda per a totes les escales del sistema que s'han pogut assolir. Després, hem aplicat aquestes tècniques a fusions de BNS i, per primera vegada, hem assolit convergència numèrica i saturació en l'amplificació turbulenta del camp magnètic. També demostrem que la topologia inicial del camp magnètic de cada estrella es perd en el procés d'amplificació, obtenint resultats comparables amb diferents configuracions inicials. L'últim capítol està centrat en teories alternatives de la relativitat general (GR), posant especial atenció a la dinàmica de mecanismes d'apantallament en fusions de BNS. Les teories de tensors escalars (ST) són les més prometedores a l'hora d'explicar l'expansió de l'Univers sense la necessitat d'afegir la constant cosmològica introduïda per Einstein. Per primera vegada, fusions de BNS sota la teoria de k-essència mostren que l'emissió escalar del dipol s'apantalla, mentre que el mode escalar del quadrupol sobreviu. Els nostres resultats apunten a senyals escalars de quadrupols tan grans com (o fins i tot més) les teories de Fierz-Jordan-Brans-Dicke (FJBD) amb el mateix acoblament conforme, per a escales d'acoblament fort en el rang de MeV que podem simular.