Nuevas simulaciones realizadas en parte en la supercomputadora ATERUI II en Japón han encontrado que la razón por la que los iones existen a temperaturas más altas que los electrones en el plasma espacial es porque son más capaces de absorber energía de las fluctuaciones turbulentas compresivas en el plasma. Estos hallazgos hanimplicaciones importantes para comprender las observaciones de varios objetos astronómicos, como las imágenes del disco de acreción y la sombra del agujero negro supermasivo M87 capturadas por el Event Horizon Telescope.
Además de los tres estados normales de la materia sólido, líquido y gas que vemos a nuestro alrededor todos los días, hay un estado adicional llamado plasma que existe solo a altas temperaturas. En estas condiciones, los electrones se separan de susátomos parentales que dejan iones cargados positivamente. En el plasma espacial, los electrones y los iones rara vez chocan entre sí, lo que significa que pueden coexistir en diferentes condiciones, como a diferentes temperaturas. Sin embargo, no hay una razón obvia por la que deban tener diferentes temperaturas a menos quealguna fuerza los afecta de manera diferente. Por eso, por qué los iones suelen estar más calientes que los electrones en el plasma espacial ha sido un misterio durante mucho tiempo.
Una forma de calentar el plasma es mediante la turbulencia. Las fluctuaciones caóticas en la turbulencia se mezclan suavemente con las partículas y luego su energía se convierte en calor. Para determinar el papel de los diferentes tipos de fluctuaciones en el calentamiento del plasma, un equipo internacional dirigido por Yohei Kawazura enLa Universidad de Tohoku en Japón realizó las primeras simulaciones de plasma espacial del mundo, incluidas dos tipos de fluctuaciones, oscilaciones transversales de líneas de campo magnético y oscilaciones longitudinales de presión. Usaron simulaciones girocinéticas híbridas no lineales que son particularmente buenas para modelar fluctuaciones lentas. Estas simulaciones se realizaron envarias supercomputadoras, incluido ATERUI II en el Observatorio Astronómico Nacional de Japón.
Los resultados mostraron que a las fluctuaciones longitudinales les gusta mezclarse con iones pero dejan electrones. Por otro lado, las fluctuaciones transversales pueden mezclarse tanto con iones como con electrones. "Sorprendentemente, las fluctuaciones longitudinales son exigentes con las especies asociadas con las que mezclarse".dice Kawazura. Este es un resultado clave para comprender las proporciones de calentamiento de iones a electrones en los plasmas observados en el espacio, como el que rodea al agujero negro supermasivo en la galaxia M87
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Materiales proporcionado por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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