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    Bolhas de plasma ajudam a desencadear eventos magnéticos massivos no espaço sideral

    O físico do PPPL Yi-Min Huang. Crédito:Elle Starkman

    Cientistas do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) descobriram condições-chave que dão origem a uma rápida reconexão magnética, o processo que desencadeia erupções solares, auroras, e tempestades geomagnéticas que podem interromper as transmissões de sinais e outras atividades elétricas, incluindo serviço de telefone celular. O processo ocorre quando as linhas do campo magnético no plasma, o calor, estado carregado de matéria composta de elétrons livres e núcleos atômicos, se separar e se reconectar violentamente, liberando grandes quantidades de energia. Isso acontece em folhas finas de plasma, chamados de planilhas atuais, em que a corrente elétrica está fortemente concentrada.

    Ao incorporar simulações de computador, as descobertas se somam a uma teoria anterior de reconexão rápida desenvolvida matematicamente por físicos do PPPL e da Universidade de Princeton. Os novos resultados incorporam um modelo preditivo que fornece uma descrição mais completa da física envolvida.

    O impacto da reconexão pode ser sentido em todo o universo. O processo pode causar enormes explosões de radiação gama que se acredita estarem associadas a explosões de supernovas e à formação de estrelas de nêutrons ultradensas e buracos negros. "Uma explosão de raios gama em nossa galáxia, a Via Láctea, se apontando para a Terra, poderia causar um evento de extinção em massa, "disse o físico do PPPL Yi-Min Huang, autor principal de um artigo relatando as descobertas em Astrophysical Journal . "Claramente, é importante saber quando, Como as, e por que a reconexão magnética ocorre. "

    Os cientistas observaram que a reconexão acontece de repente, após um longo período de comportamento quiescente por campos magnéticos dentro das folhas atuais. O que exatamente faz com que os campos magnéticos se separem e se reconectem, e por que a reconexão ocorre mais rapidamente do que a teoria diz que deveria?

    Usando simulações de computador e análises teóricas, os físicos demonstraram que um fenômeno denominado "instabilidade plasmóide" cria bolhas dentro do plasma que podem levar à reconexão quando certas condições são satisfeitas:

    • O plasma deve ter um alto número de Lundquist, que caracteriza o quão bem ele conduz eletricidade.
    • Flutuações aleatórias no campo magnético do plasma fornecem "sementes" a partir das quais a instabilidade do plasma cresce.

    Tomados em conjunto, essas condições permitem que as instabilidades do plasmóide dêem origem à reconexão nas folhas atuais. "Nosso estudo sugere que a ruptura da folha atual causada pela instabilidade plasmóide pode fornecer um gatilho, "Huang disse.

    O gatilho quebra folhas bidimensionais de corrente elétrica dentro do plasma em bolhas, ou plasmóides, e muitas folhas menores. O número crescente de folhas cria mais oportunidades para as linhas magnéticas se separarem e se unirem. A reconexão também ocorre em mais de um lugar, fazendo com que a taxa agregada de um sistema inteiro aumente.

    O tamanho menor das folhas atuais também acelera a reconexão. As forças eletromagnéticas tendem a impulsionar o plasma entre as folhas, produzindo movimento que acelera quando as folhas se quebram em folhas menores. O plasma em aceleração une as linhas magnéticas mais rapidamente e leva a taxas de reconexão mais rápidas.

    Huang e outros físicos gostariam de testar seu novo modelo usando máquinas experimentais com capacidade adicional. Embora essa máquina não exista no momento, os pesquisadores estão ansiosos por uma nova unidade que estará online.

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