Aplicabilidade dos mecanismos de alinhamento

Um grande n´umero de mecanismos que produzem o alinhamento dos gr˜aos foram desenvolvidos at´e os dias atuais. Um resumo dos processos descritos nas se¸c˜oes anteriores est´a exposto na tabela 3.1.

Ao lidar com uma situa¸c˜ao astrof´ısica particular, ´e preciso identificar qual ´e o meca- nismo de alinhamento dominante, e assim o entendimento das limita¸c˜oes dos diferentes mecanismos ´e essencial. Antigamente havia uma regra geral que normalmente era seguida pelos astrˆonomos ao lidar com uma situa¸c˜ao em que se exigia uma interpreta¸c˜ao associada `a dire¸c˜ao de alinhamento: todos os gr˜aos s˜ao sempre alinhados e o alinhamento ocorre com o eixo maior dos gr˜aos perpendicular ao campo magn´etico. Esta receita simples fa- lhou frente a diversas evidˆencias observacionais posteriores, que indicaram que (Lazarian, 2007):

1. Gr˜aos de tamanho menor que um determinado tamanho cr´ıtico n˜ao s˜ao alinhados ou s˜ao muito pouco alinhados;

Tabela 3.1: Sum´ario dos mecanismos de alinhamento de gr˜aos.

Mecanismo Descri¸c˜ao Condi¸c˜oes Efeitos

Paramagn´etico Alinhamento dos gr˜aos δ = tgas/tparamag≫ 1; ~J k ~B;

(Davis-Greenstein) em rota¸c˜ao t´ermica por Tgas6= Tgraos δ ∝ a−1, resultando

relaxa¸c˜ao em maior eficiˆencia

paramagn´etica para gr˜aos menores

Alinhamento Alinhamento dos gr˜aos Presen¸ca de aglome- ~J k ~B;

Superparamagn´etico em rota¸c˜ao t´ermica por rados ferromagn´eticos Aumento em χ, le- relaxa¸c˜ao δ = tgas/tparamag≫ 1; vando a uma dimi-

superparamagn´etica Tgas6= Tgraos nui¸c˜ao em tparamag;

> eficiˆencia para gr˜aos maiores Rota¸c˜ao Alinhamento dos gr˜aos Presen¸ca de s´ıtios ~J k ~B;

Suprat´ermica em rota¸c˜ao suprat´er- catalizadores de H2; Aumento da energia rota-

(Torques de mica por relaxa¸c˜ao δ = tm/tparamag≫ 1; cional devido principal-

Purcell) paramagn´etica mente `a emiss˜ao de H2;

(> rota¸c˜ao por > eficiˆencia para

emiss˜ao de H2) gr˜aos maiores

Rota¸c˜ao Alinhamento dos gr˜aos Ambiente sob influ- ~J k ~B;

Suprat´ermica em rota¸c˜ao suprat´er- ˆencia de radia¸c˜ao Espalhamento diferencial (Torques de mica por relaxa¸c˜ao anisotr´opica; entre ambas as componen- Purcell) paramagn´etica Gr˜aos com um certo tes de polariza¸c˜ao circu-

(> rota¸c˜ao por grau de helicidade lar, aumentando a rota¸c˜ao

torques radiativos) dos gr˜aos

Mecˆanico Alinhamento mecˆanico Fluxo supersˆonico de Eixo maior dos gr˜aos (Mecanismo de dos gr˜aos ao longo g´as e poeira; paralelos ao fluxo; Gold) da dire¸c˜ao de fluxos Rota¸c˜ao suprat´ermica Possivelmente

supersˆonicos de deve dificultar o ~J ⊥ ~B,

mat´eria processo; dependendo da situa¸c˜ao

2. Gr˜aos formados em sua maior parte de carbono n˜ao s˜ao alinhados, ao passo que gr˜aos de silicatos s˜ao alinhados;

3. Uma quantidade significativa de gr˜aos pequenos embebidos em nuvens moleculares n˜ao s˜ao alinhados;

4. Gr˜aos podem estar alinhados com seus eixos maiores paralelamente `a dire¸c˜ao do campo magn´etico.

Em particular, o mecanismo DG deve ser importante para gr˜aos paramagn´eticos pe- quenos, j´a que δ = tgas/tpar ´e inversamente proporcional ao tamanho do gr˜ao. Acredita-se

que este mecanismo cl´assico n˜ao ´e promissor para o alinhamento de gr˜aos maiores que 0,02 µm.

Ao mesmo tempo, com o mecanismo de torques radiativos, ocorre a situa¸c˜ao inversa, j´a que n˜ao ´e eficiente para gr˜aos suficientemente pequenos (ou seja, λ ≫ a). Este meca- nismo em especial sofreu mudan¸cas dram´aticas nos ´ultimos 10 anos. Do mais esquecido ele ascendeu a um dos mais importantes. Draine & Weingartner (1996, 1997) afirmam que o processo de torques radiativos pode ser o mecanismo de alinhamento dominante no meio interestelar difuso. No entanto, quest˜oes permanecem a respeito da natureza do mecanismo, da escolha particular de gr˜aos estudados e da eficiˆencia do processo em diferentes ambientes.

Em rela¸c˜ao ao mecanismo de Gold, apesar de n˜ao ser convincente ao explicar o padr˜ao global dos vetores de polariza¸c˜ao em grande escala, sem d´uvida existem situa¸c˜oes em que o mecanismo ser´a importante, especialmente em casos onde os processos de rota¸c˜ao suprat´ermica s˜ao pouco eficientes (Lazarian, 1995b). Outras situa¸c˜oes em que o ali- nhamento n˜ao surge devido ao campo magn´etico tamb´em s˜ao poss´ıveis. Por exemplo, na vizinhan¸ca bem pr´oxima das estrelas, os gr˜aos podem se alinhar em rela¸c˜ao ao fluxo de radia¸c˜ao. Al´em disso, picos de luz em explos˜oes de supernovas podem impor a dire¸c˜ao do fluxo de f´otons como o eixo de alinhamento.

No entanto, Lazarian (2007) argumenta que para condi¸c˜oes t´ıpicas do meio intereste- lar, o alinhamento ocorreria sempre em rela¸c˜ao ao campo magn´etico, independente do mecanismo dominante, como consequˆencia da r´apida precess˜ao de Larmor (do momento angular ~J ao redor do campo magn´etico externo).

Cap´ıtulo 4

Polarimetria

Informa¸c˜oes sobre o Universo s˜ao obtidas atrav´es de ondas eletromagn´eticas e de part´ıculas que chegam at´e n´os. As OEMs trazem informa¸c˜oes contidas tanto em suas caracter´ısticas transversais quanto em sua intensidade. Isso porque um feixe luminoso car- rega um conjunto de informa¸c˜oes a respeito da fonte e de quaisquer intera¸c˜oes que tenha sofrido ao longo do caminho at´e o observador. A partir da interpreta¸c˜ao dos poss´ıveis processos f´ısicos envolvidos, tais informa¸c˜oes poder˜ao fornecer detalhes a respeito do meio interagente, particularmente quando analisadas em fun¸c˜ao de λ e de suas caracter´ısticas transversais, normalmente referidas como polariza¸c˜ao.

Neste cap´ıtulo descreveremos o processo da medida polarim´etrica da luz das estrelas, essencial para o desenvolvimento deste trabalho. Todas as medidas foram realizadas no Laborat´orio Nacional de Astrof´ısica (LNA), cujo s´ıtio observacional (Observat´orio Pico dos Dias - OPD) est´a localizado no munic´ıpio de Braz´opolis, MG - Brasil.