La ingeniería láser de la Universidad de Osaka ha utilizado con éxito ráfagas láser cortas pero extremadamente potentes para generar la reconexión del campo magnético dentro de un plasma. Este trabajo puede conducir a una teoría más completa de la emisión de rayos X de objetos astronómicos como los agujeros negros.
Además de estar sujeta a fuerzas gravitacionales extremas, la materia que es devorada por un agujero negro también puede ser golpeada por calor intenso y campos magnéticos. Los plasmas, un cuarto estado de la materia más caliente que los sólidos, líquidos o gases, están hechos deProtones y electrones cargados eléctricamente que tienen demasiada energía para formar átomos neutros. En cambio, rebotan frenéticamente en respuesta a los campos magnéticos. Dentro de un plasma, la reconexión magnética es un proceso en el que las líneas retorcidas del campo magnético se "rompen" repentinamente y se cancelan entre sí.resultando en la rápida conversión de energía magnética en energía cinética de partículas. En las estrellas, incluido nuestro Sol, la reconexión es responsable de gran parte de la actividad coronal, como las erupciones solares. Debido a la fuerte aceleración, las partículas cargadas en el disco de acreción del agujero negroemiten su propia luz, generalmente en la región de rayos X del espectro.
Para comprender mejor el proceso que da lugar a los rayos X observados procedentes de los agujeros negros, los científicos de la Universidad de Osaka utilizaron pulsos de láser intensos para crear condiciones extremas similares en el laboratorio. "Pudimos estudiar la aceleración de alta energía deelectrones y protones como resultado de la reconexión magnética relativista ", dice el autor principal Shinsuke Fujioka." Por ejemplo, el origen de la emisión del famoso agujero negro Cygnus X-1, puede entenderse mejor ".
Sin embargo, este nivel de intensidad de luz no se obtiene fácilmente. Por un breve instante, el láser requirió dos petavatios de potencia, equivalente a mil veces el consumo eléctrico de todo el mundo. Con el láser LFEX, el equipo pudoalcanzar los campos magnéticos máximos con alucinantes 2.000 telsas. A modo de comparación, los campos magnéticos generados por una máquina de resonancia magnética para producir imágenes de diagnóstico son típicamente alrededor de 3 teslas, y el campo magnético de la Tierra es un mísero 0,00005 teslas. Las partículas del plasma se aceleranhasta un grado tan extremo que era necesario considerar los efectos relativistas.
"Anteriormente, la reconexión magnética relativista solo se podía estudiar mediante simulación numérica en una supercomputadora. Ahora, es una realidad experimental en un laboratorio con potentes láseres", dice el primer autor, King Fai Farley Law. Los investigadores creen que este proyecto ayudarádilucidar los procesos astrofísicos que pueden ocurrir en lugares del Universo que contienen campos magnéticos extremos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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