Imagens ópticas de experimentos MAGPIE (à esquerda) mostram um limite destacado, uma reminiscência da magnetopausa da Terra, formado quando um modelo de vento solar encontra um obstáculo magnetizado. Uma zona de depleção de plasma é vista circundando o corpo (direita) devido ao efeito de proteção do campo. Crédito:grupo MAGPIE, Colégio Imperial de Londres
Novos insights foram obtidos sobre os ventos estelares, fluxos de partículas carregadas de alta velocidade chamadas plasma que sopram pelo espaço interestelar. Esses ventos, criado por erupções de estrelas ou explosões estelares, carregam com eles campos magnéticos fortes que podem interagir ou afetar outros campos magnéticos, como aqueles que circundam planetas como a Terra. Nosso próprio sol produz um vento estelar chamado vento solar, que sopra plasma para o sistema solar a velocidades de milhões de quilômetros por hora. Esse vento solar é responsável por produzir "clima espacial" - um grande perigo para satélites e espaçonaves, bem como para as redes elétricas na Terra. Para entender esses processos, pesquisadores estão empregando experimentos de laboratório para estudar fluxos magnéticos de perto. Cientistas de dois laboratórios, financiado pelo Departamento de Energia, estará apresentando seu trabalho na reunião da American Physical Society Division of Plasma Physics em Portland, Minério.
No laboratório MAGPIE do Imperial College London, experimentos usam um pulso intenso de eletricidade para explodir fios finos que formam plumas de partículas carregadas que se movem mais rápido do que a velocidade do som. As partículas são direcionadas para alvos que possuem campos magnéticos, que simula a interação do vento solar com planetas como a Terra, Júpiter ou Saturno (Figura 1).
"A colisão do vento solar com o campo magnético de um planeta pode produzir uma região do espaço com calor extra, gás extra-denso carregado chamado magnetopausa, bem como uma área de baixa pressão logo atrás dele, análogo a como alguém pode ficar atrás de um blusão durante uma tempestade intensa, "disse Lee Suttle, um cientista do Imperial College London. Mais recentemente, pesquisadores do laboratório MAGPIE conseguiram reproduzir algumas das características importantes dessa colisão em laboratório.
Um estudo de laboratório diferente usa lasers de alta potência para estudar ventos estelares produzidos pelos objetos mais energéticos do universo, como núcleos galácticos ativos e pulsares. Ao focalizar um laser em uma pequena área de um metal, os elétrons são aquecidos a energias tão altas que se movem a velocidades próximas à da luz (Figura 2).
(topo) Imagem experimental de raio-x mostrando os pontos aquecidos a laser e uma terceira região brilhante no centro onde ocorre a reconexão magnética. (abaixo) Uma ilustração da geometria do campo magnético. Crédito:Center for Ultrafast Optical Science, Universidade de Michigan
"Os elétrons se expandem em um disco ao longo da superfície da folha, gerando enormes campos magnéticos, "disse Louise Willingale, o líder do estudo na Universidade de Michigan. A energia neste campo magnético é tão extrema que é maior do que a energia armazenada na massa de todos os elétrons combinados (dada pela famosa fórmula E =mc2 onde E é a energia, m é a massa do elétron ec é a velocidade da luz).
Um único pulso de laser pode criar plasma com campos magnéticos que apontam em uma direção. Um segundo pulso pode criar plasma com campos apontando na direção oposta. Quando esses dois plasmas são forçados juntos, os campos opostos criam uma tremenda quantidade de tensão. Os plasmas aliviam essa tensão passando por uma reconexão magnética:os campos magnéticos de direção oposta liberam sua energia com uma grande explosão. A região de reconexão magnética aparece no experimento como uma região brilhante de raios-X.
