Reconexão magnética, um processo no qual as linhas do campo magnético se rompem e voltam juntas, liberando grandes quantidades de energia cinética, ocorre em todo o universo. O processo dá origem às auroras, erupções solares e tempestades geomagnéticas que podem interromper o serviço de telefonia celular e redes elétricas na Terra. Um grande desafio no estudo da reconexão magnética, Contudo, está preenchendo a lacuna entre esses cenários astrofísicos de grande escala e experimentos de pequena escala que podem ser feitos em um laboratório.

Os pesquisadores agora superaram essa barreira por meio de uma combinação de experimentos inteligentes e simulações de ponta. Ao fazer isso, eles descobriram um papel até então desconhecido para um processo universal chamado de "efeito de bateria Biermann, "que acaba impactando a reconexão magnética de maneiras inesperadas.

O efeito bateria Biermann, uma possível semente para os campos magnéticos que permeiam nosso universo, gera uma corrente elétrica que produz esses campos. As descobertas surpresa, feito por meio de simulações de computador, mostram que o efeito pode desempenhar um papel significativo na reconexão que ocorre quando a magnetosfera da Terra interage com os plasmas astrofísicos. O efeito primeiro gera linhas de campo magnético, mas então inverte os papéis e os corta como uma tesoura cortando um elástico. Os campos fatiados então se reconectam longe do ponto de reconexão original.

As simulações modelaram os resultados de experimentos na China que estudaram plasmas de alta densidade de energia - matéria sob estados extremos de pressão. Os experimentos usaram lasers para explodir um par de bolhas de plasma de um alvo de metal sólido. Simulações do plasma tridimensional (Figura 1) traçaram a expansão das bolhas e os campos magnéticos que o efeito Biermann criou, rastrear a colisão dos campos para produzir a reconexão magnética. Os pesquisadores realizaram essas simulações no supercomputador Titan no Oak Ridge Leadership Computing Facility do Departamento de Energia dos EUA no Oak Ridge National Laboratory.

Os resultados "fornecem uma nova plataforma para replicar a reconexão observada em plasmas astrofísicos em laboratório, "disse Jackson Matteucci, um estudante de pós-graduação no programa de Física do Plasma no Laboratório de Física do Plasma de Princeton que liderou a pesquisa.

Ao preencher a lacuna tradicional entre experimentos de laboratório e processos astrofísicos, esses resultados abrem um novo capítulo nos esforços para compreender o universo.