Plasma, o estado ionizado da matéria encontrada nas estrelas, ainda não é totalmente compreendido, em grande parte devido à sua instabilidade. Os astrofísicos há muito procuram desenvolver modelos que possam explicar os movimentos turbulentos dentro do plasma, com base na observação de formas de linhas emitidas por átomos e íons no plasma. As turbulências são normalmente detectadas através da observação de linhas alargadas devido ao efeito Doppler, semelhante ao princípio por trás do radar.

Em um novo estudo publicado em EPJ D , Roland Stamm do CNRS e da Aix-Marseille University, França, e colegas desenvolvem um modelo de simulação iterativa que prevê com precisão, pela primeira vez, as mudanças na forma da linha na presença de forte turbulência de plasma.

Em última análise, os autores pretendem fornecer um sistema para avaliar a turbulência do plasma que seja válido tanto para uma atmosfera estelar quanto para o tokamak ITER projetado para gerar energia de fusão. Os formatos de linha são amplamente empregados como uma ferramenta de diagnóstico poderosa para detectar turbulências em gases e plasmas estáveis. Por muitos anos agora, astrofísicos desenvolveram e empregaram modelos que medem o efeito de movimentos turbulentos no alargamento das formas das linhas devido ao efeito Doppler. Esses modelos também estão sendo empregados para entender o papel das turbulências nos plasmas criados para coletar energia da fusão.

Neste estudo, os autores revisam os efeitos da forte turbulência nas formas das linhas quando o plasma é submetido a uma fonte de energia externa, como um feixe de partículas carregadas. Seu modelo leva em conta o efeito de um campo elétrico em um átomo de hidrogênio sujeito a forte turbulência dentro de um plasma. Eles subsequentemente realizam simulações numéricas para vários plasmas de baixa densidade, em última análise, determinar que a largura da linha de hidrogênio aumenta na presença de forte turbulência conectada à fonte de energia externa, em forma de sequência de solitons. Sob tais condições, as formas das linhas mostram a presença de ondas oscilando na freqüência do plasma. As ondas eletrostáticas experimentam um ciclo durante o qual aumentam para intensidades muito altas antes de se dissiparem e se reformarem, extraindo energia do feixe condutor.