p O cientista pesquisador sênior Chikang Li quer fazer experiências com as estrelas. Intrigado por um curioso fenômeno de "torção" observado na Nebulosa do Caranguejo, uma nuvem interestelar de gás e poeira que se formou na sequência de uma explosão de supernova, ele está procurando por respostas. Imagens do observatório de raios-X Chandra mostram que um jato de plasma saindo diretamente da estrela de nêutrons no centro da nebulosa parece mudar de direção a cada poucos anos, sem mudar sua estrutura. Porque? Os cientistas levantaram a hipótese de que campos magnéticos com as propriedades corretas poderiam explicar esse comportamento, mas Li queria uma prova. p "Como você projeta um experimento na Terra para explicar os mistérios que estão acontecendo 6, 500 anos-luz de distância, e se estendendo por 13 anos-luz de espaço? ", pergunta ele." A astrofísica tradicional é baseada na observação. Normalmente, depois de fazer uma observação, você constrói um modelo teórico, você faz algumas simulações numéricas. Mas é isso. Como você pode ir lá e medir alguma coisa? Como você pode fazer uma experiência para testar este modelo? "

p Li faz parte do Centro de Fusão e Ciência de Plasma do MIT (PSFC) desde que se tornou um estudante de graduação em 1987. Como cofundador e chefe associado da Divisão de Física de Densidade de Alta Energia (HEDP) do PSFC, Li tem colaborado regularmente com o National Ignition Facility e o Laboratório de Laser Energética da Universidade de Rochester em fusão por confinamento inercial e experimentos astrofísicos em laboratório. Ele decidiu ver se também poderia usar o laser OMEGA do laboratório para imitar as condições da Nebulosa do Caranguejo, e comprovar a hipótese de que os campos magnéticos foram os responsáveis ​​pela "torção no caranguejo".

p Em vez de treinar os vários feixes de laser da OMEGA em uma única pelota de combustível de hidrogênio, como faria para um experimento de fusão, Li ricocheteou em dois lasers de 3 x 3 mm articulados em um ângulo de 60 graus. Usando dois feixes de laser para aquecer cada lado, ele gerou bolhas de plasma, ou plumas. Li sabia disso porque eles são muito densos e quentes, essas plumas se expandem imediatamente, colidindo no plano médio entre as duas folhas para formar um jato.

p Li observa que, embora jatos gerados em laboratório e jatos astrofísicos tenham escalas de tamanho muito diferentes, a física fundamental pode ser a mesma porque os parâmetros adimensionais críticos são semelhantes. Como resultado, eles compartilham propriedades físicas suficientes para permitir que Li escalar seus experimentos de laboratório, como se faria de um túnel de vento a um avião, às condições na nebulosa do caranguejo.

p Embora a torção no jato da nebulosa ocorra por um período de alguns anos, o experimento de laboratório cria um jato em um nanossegundo (bilionésimo de segundo), que então se propaga por cinco a seis nanossegundos. Li ri ao considerar a velocidade dos experimentos:"Você tem que gerar isso, diagnosticar isso, caracterizar isso, quantifique isso neste período de tempo! "

p Para medir os campos magnéticos gerados pelo experimento, Li usou um diagnóstico de radiografia de prótons monoenergética (MPR) inventado por sua divisão em 2005, permitindo a ele, através da deflexão dos prótons, fazer uma radiografia dos campos. Com as medições quantitativas em mãos, ele conseguiu provar que o comportamento do jato da nebulosa é governado por campos magnéticos fracos ao longo do jato, que mantém sua estrutura em grande parte reta, e outros campos magnéticos circulando ao redor do jato, que criam a instabilidade responsável pela mudança direcional. Os resultados foram publicados recentemente em Nature Communications .

p O chefe da divisão do HEDP, Richard Petrasso, observou a importância do trabalho de Li:"Por meio de sua compreensão das instabilidades e do desenvolvimento do diagnóstico MPR para mapear campos magnéticos transitórios em laboratório, Chikang foi capaz de explorar e explicar, pela primeira vez, fenômenos enigmáticos como o jato na Nebulosa do Caranguejo. " p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.