Investigadores del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de EE. UU. DOE han descubierto un proceso en las masas arremolinadas de plasma que rodean los agujeros negros y las estrellas de neutrones que pueden causar emisiones de luz y calor previamente inexplicables. El proceso, conocidocomo reconexión magnética, también arroja enormes columnas de plasma de miles de millones de millas de longitud. Estos hallazgos pueden aumentar la comprensión básica de los procesos astrofísicos fundamentales en todo el universo.
El plasma, conocido como el cuarto estado de la materia, comprende electrones que flotan libremente y núcleos atómicos, o iones, y constituye el 99 por ciento del universo visible. Además de estudiar las propiedades astrofísicas del plasma, los científicos están explorando cómo confinardentro de dispositivos en forma de rosquilla conocidos como tokamaks para aprovechar las reacciones de fusión que producen la vasta energía del sol y las estrellas. La reproducción de la fusión en la Tierra podría proporcionar un suministro de energía virtualmente inagotable para generar electricidad.
La reconexión ocurre cuando las líneas del campo magnético se separan y se vuelven a unir, liberando energía. El proceso interesa a los científicos porque parece ocurrir en todo el universo, desde masas de plasma que abarcan años luz hasta experimentos de sobremesa en laboratorios.
Los investigadores utilizaron un nuevo modelo más los datos recopilados previamente para encontrar que un movimiento en el plasma conocido como inestabilidad magnetorrotacional MRI fuerza los campos magnéticos juntos. La reconexión resultante dentro de los discos de acreción libera el calor y la luz observados.
"Estos procesos de reconexión del disco de acreción son algo nuevo en el mundo de la física del plasma", dijo la física de PPPL Fatima Ebrahimi, coautora de un artículo que informa los resultados en Las cartas del diario astrofísico . "¡Los datos numéricos han estado ahí durante mucho tiempo y finalmente le dimos sentido!"
Las nuevas simulaciones por computadora mostraron plasma con mayor detalle que antes. Otros modelos solo simulan pequeñas porciones del plasma conocidas como cajas de corte y asumen que los hallazgos se aplican al resto del plasma. Las cajas de corte brindan una guía, pero no lo son.Es toda la historia ", enfatizó Ebrahimi.
Estos cuadros no muestran todo el comportamiento del plasma durante la reconexión. La simulación de alta fidelidad utilizada en esta investigación, por otro lado, reveló más de los pasos intermedios.
El autor principal del artículo fue Jarrett Rosenberg, un estudiante de último año del Instituto Politécnico Rensselaer RPI con especialización en física que en la primavera de 2021 participó en la pasantía de laboratorio para estudiantes de pregrado SULI del DOE en PPPL. Para Rosenberg, los experimentos fueronun tipo de crisol de investigación. "Este era un terreno muy nuevo para mí", dijo Rosenberg. "No había estudiado física del plasma en la escuela y nunca había escrito un artículo de investigación. Pero estaba emocionado de sumergir mi dedo del pie en este mundo".
En el futuro, Ebrahimi planea explorar cómo la resonancia magnética afecta la turbulencia del disco de acreción, alteraciones en el plasma que pueden afectar la forma en que el calor, la luz y el movimiento se propagan por todo el disco. "Esperamos ejecutar simulaciones más grandes y obtener una mejor comprensión dequé está sucediendo exactamente en cada paso ", dijo Ebrahimi." De esa manera, aprendes nueva física, y cuando suceden cosas más complicadas más adelante, ¡sabes por qué! "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio de física del plasma de Princeton . Original escrito por Raphael Rosen. Nota: el contenido puede editarse por estilo y longitud.
Breve presencia de agua en Arabia Terra en Marte
Vientos fuertes impulsan campos eléctricos en la atmósfera superior
Los exoplanetas rocosos son incluso más extraños de lo que pensábamos
El tejido sintético puede reparar corazones, músculos y cuerdas vocales
Cristal de tiempo en una computadora cuántica
Secretos de la telaraña de las arañas revelados