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

Resumen

Esta tesis está centrada en la amplificación del campo magnético (MF, en inglés) en fusiones de un sistema binario de estrellas de neutrones (BNS), que tiene lugar principalmente durante la fase turbulenta generada por la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz (KHI) en las pequeñas escalas. Se han usado técnicas de Simulaciones de Grandes Vórtices (Large Eddy Simulations (LES) en inglés) combinadas con el modelo del gradiente de la escala de subred (SGS) para capturar la dinámica de las pequeñas escalas en este problema. Primero, hemos desarrollado la teoría para las ecuaciones de evolución de la magnetohidrodinámica (MHD) no relativista y después para la MHD en relatividad general (GRMHD). Hemos realizado simulaciones en cajas y hemos analizado los resultados obtenidos tanto de cantidades integradas como también de la energía espectral obtenida para todas las escalas del sistema que se han podido alcanzar. Después, hemos aplicado estas técnicas a fusiones de BNS y, por primera vez, hemos conseguido convergencia numérica y saturación en la amplificación turbulenta del campo magnético. También demostramos que la topología inicial del campo magnético de cada estrella se pierde en el proceso de amplificación, obteniendo resultados comparables con distintas configuraciones iniciales. El último capítulo está centrado en teorías alternativas de la relatividad general (GR), poniendo especal atención a la dinámica de mecanismos de apantallamiento en fusiones de BNS. Las teorías de tensores escalares (ST) son las más prometedoras a la hora de explicar la expansión del Universo sin la necesidad de añadir la constante cosmológica introducida por Einstein. Por primera vez, fusiones de BNS bajo la teoría de k-esencia muestran que la emisión escalar del dipolo se apantalla, mientras que el modo escalar del cuadrupolo sobrevive. Nuestros resultados apuntan a señales escalares de cuadrupolos tan grandes como (o incluso más que) las teorías de Fierz-Jordan-Brans-Dicke (FJBD) con el mismo acoplamiento conforme, para escalas de acoplamiento fuerte en el rango de MeV que podemos simular.