Os astrofísicos trabalham para a unificação da estrutura de turbulência – transição fraca para forte descoberta na turbulência
Desenho de redemoinhos de turbulência na bainha magnética da Terra em escalas grandes e pequenas, com crescente não-linearidade conforme indicado pelo brilho. Crédito da imagem:Siqi Zhao e Huirong Yan A turbulência é onipresente na natureza. Ele existe em todos os lugares, desde nossas vidas diárias até o universo distante, embora seja rotulado como “o último grande problema não resolvido da física clássica” por Richard Feynman. Huirong Yan e seu grupo do Instituto de Física e Astronomia da Universidade de Potsdam e DESY descobriram agora um fenômeno há muito previsto:a transição fraca para forte na turbulência do plasma espacial de pequena amplitude.
A descoberta foi feita através da análise de dados da missão Cluster da ESA – uma constelação de quatro naves espaciais voando em formação à volta da Terra e investigando como o Sol e a Terra interagem. A pesquisa foi publicada na revista Nature Astronomy .
A transição fraca para forte na turbulência Alfvénica é a previsão mais crítica, embora não confirmada observacionalmente, da teoria da turbulência magnetohidrodinâmica (MHD) nas últimas três décadas. É excepcionalmente difícil porque a amostragem tridimensional das flutuações de turbulência ainda não estava disponível. Portanto, a equipe de pesquisa desenvolveu novos métodos de análise de múltiplas naves espaciais para obter informações tridimensionais sobre velocidade e flutuações do campo magnético, permitindo comparações diretas entre observações e teoria.
"A confirmação observacional da transição fraca para forte resolve o último quebra-cabeça na teoria da turbulência MHD:prova que a turbulência se auto-organiza desde flutuações lineares semelhantes a ondas 2D até forte turbulência 3D durante a cascata de energia (ou seja, transferência de energia através escalas) com crescente não-linearidade, independentemente do nível inicial de perturbações, destacando a universalidade da forte turbulência MHD," diz Huirong Yan, professor de astrofísica de plasma na Universidade de Potsdam e principal cientista do DESY.
Como resultado, essas descobertas aprofundam substancialmente o nosso conhecimento da turbulência omnipresente, e as suas implicações vão além do estudo da turbulência em si, abrangendo o transporte e aceleração de partículas, a reconexão magnética, a formação de estrelas e todos os outros processos físicos relevantes desde a nossa Terra até ao universo remoto.
