Al contrario de lo que mucha gente cree, el espacio exterior no está vacío. Además de una sopa de iones y electrones cargada eléctricamente conocida como plasma, el espacio está impregnado de campos magnéticos con una amplia gama de fuerzas. Los astrofísicos se han preguntado cómo esos camposson producidos, sostenidos y magnificados. Ahora, los científicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE han demostrado que la turbulencia en plasma podría ser responsable, proporcionando una posible respuesta a lo que se ha llamado uno de los más importantes.problemas no resueltos en astrofísica de plasma.
Los investigadores utilizaron potentes computadoras en el Instituto Princeton de Ciencias e Ingeniería Computacional PICSciE y el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética NERSC en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del DOE para simular cómo la turbulencia podría intensificar los campos magnéticos a través de lo que se conocecomo el efecto dinamo, en el que los campos magnéticos se vuelven más fuertes a medida que las líneas del campo magnético se retuercen y giran ". Este trabajo constituye un paso importante para responder por primera vez la pregunta de si la turbulencia puede amplificar los campos magnéticos a intensidades dinámicas en un calor,plasma diluido, como el que reside dentro de los cúmulos de galaxias ", dijo Matthew Kunz, profesor de astrofísica en la Universidad de Princeton y autor del artículo, que se publicó en Las letras del diario astrofísico .
Investigaciones anteriores se han centrado en las dinamos, ya que pueden ocurrir en los llamados plasmas colisiónales, en los que las partículas se comportan colectivamente como un fluido. Pero los plasmas intergalácticos no tienen colisión, por lo que los experimentos pasados no son necesariamente relevantes."Queríamos ver cómo se comportaría la dinamo en el régimen sin colisiones", dijo Denis St-Onge, estudiante graduado en el Programa Princeton en Física de Plasma en PPPL y autor principal del artículo.
St-Onge y Kunz se centraron en las formas en que las velocidades y los campos magnéticos de las partículas individuales dentro del plasma sin colisión están directamente vinculados. Este vínculo, si una cantidad aumenta o disminuye, la otra también debe parecer que gobiernala existencia de una dinamo. "Si esta fuera la historia completa, sería desastroso para la dinamo", dijo St-Onge. "Para que coincida con lo que observamos en el espacio, la dinamo tendría que aumentar la fuerza de la semilla magnética".campo por al menos un factor de un billón, pero la energía de las partículas también tendría que aumentar, y simplemente no hay suficiente energía disponible en la dinamo para que eso suceda ".
Para producir la fuerza de los campos magnéticos observados en el espacio, se debe cortar el lazo que une la energía de las partículas al magnetismo. Esto es justo lo que St-Onge y Kunz observaron en las simulaciones por computadora: ese tipo de turbulencia de plasma conocida como espejo y manguera de fuegola inestabilidad causó que las partículas de plasma se dispersaran, y la dispersión rompió el vínculo entre la energía de las partículas y el magnetismo y permitió que las amplitudes de los campos magnéticos se acercaran a lo que se observa en la naturaleza.
Las investigaciones futuras, señala St-Onge, se centrarán en por qué ocurre esta dispersión turbulenta ". Además, nos gustaría investigar los detalles de la dispersión de partículas", dijo St-Onge. "¿Cómo exactamente las inestabilidades causan que las partículas se acumulen?"dispersión, ¿con qué frecuencia ocurre la dispersión, y puede la dispersión conducir a un crecimiento repentino y dramático de un campo magnético? La última idea es una noción propuesta por el director de PPPL Steven Cowley hace años. Nos gustaría investigar si esto es cierto ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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