Ao contrário do que muitas pessoas acreditam, o espaço sideral não está vazio. Além de uma sopa eletricamente carregada de íons e elétrons conhecida como plasma, o espaço é permeado por campos magnéticos com uma ampla gama de intensidades. Os astrofísicos há muito se perguntam como esses campos são produzidos, sustentado, e ampliado. Agora, cientistas do Laboratório de Física do Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) mostraram que a turbulência do plasma pode ser responsável, fornecendo uma possível resposta para o que tem sido chamado de um dos problemas não resolvidos mais importantes na astrofísica de plasma.

Os pesquisadores usaram computadores poderosos no Instituto de Ciência e Engenharia Computacional de Princeton (PICSciE) e no Centro de Computação Científica de Pesquisa Energética (NERSC) do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do DOE para simular como a turbulência poderia intensificar os campos magnéticos através do que é conhecido como efeito dínamo, em que os campos magnéticos se tornam mais fortes conforme as linhas do campo magnético se torcem e giram. "Este trabalho constitui um passo importante para responder pela primeira vez à questão de se a turbulência pode amplificar os campos magnéticos para intensidades dinâmicas em um ambiente quente, plasma diluído, como aquele que reside dentro de aglomerados de galáxias, "disse Matthew Kunz, professor de astrofísica da Universidade de Princeton e autor do artigo, que foi publicado em The Astrophysical Journal Letters .

Pesquisas anteriores se concentraram em dínamos, pois eles podem ocorrer nos chamados plasmas colisionais, em que as partículas coletivamente se comportam como um fluido. Mas os plasmas intergaláticos não colidem, portanto, experimentos anteriores não são necessariamente relevantes. Esta nova pesquisa visa abordar essa lacuna. "Queríamos ver como o dínamo se comportaria no regime sem colisão, "disse Denis St-Onge, estudante de pós-graduação no Programa de Princeton em Física do Plasma no PPPL e autor principal do artigo.

St-Onge e Kunz se concentraram nas maneiras pelas quais as velocidades e os campos magnéticos de partículas individuais dentro do plasma sem colisão estão diretamente ligados. Esta ligação - se uma quantidade aumenta ou diminui, o outro deve, também - parece excluir a existência de um dínamo. "Se esta fosse toda a história, seria desastroso para o dínamo, "disse St-Onge." Para combinar com o que observamos no espaço, o dínamo teria que aumentar a força do campo magnético semente em pelo menos um fator de um trilhão, mas a energia das partículas também teria que aumentar, e simplesmente não há energia disponível suficiente no dínamo para que isso aconteça. "

Para produzir a força dos campos magnéticos observados no espaço, o laço que liga a energia das partículas ao magnetismo deve ser rompido. Isso é exatamente o que St-Onge e Kunz observaram nas simulações de computador:que tipos de turbulência de plasma conhecidos como instabilidades de espelho e mangueira de incêndio causaram a dispersão das partículas de plasma, e o espalhamento quebrou a ligação entre a energia das partículas e o magnetismo e permitiu que as amplitudes dos campos magnéticos se aproximassem do que é observado na natureza.

Pesquisa futura, Notas de St-Onge, vai se concentrar em por que essa dispersão turbulenta ocorre. "Além disso, gostaríamos de investigar as especificidades do espalhamento de partículas, "St-Onge disse." Como exatamente as instabilidades fazem com que as partículas se espalhem, com que frequência ocorre a dispersão, e pode a dispersão levar a crescimento dramático de um campo magnético? A última ideia é uma ideia proposta pelo Diretor do PPPL, Steven Cowley, anos atrás. Gostaríamos de investigar se isso é verdade. "