Um novo método para verificar uma explicação teórica amplamente aceita, mas não comprovada, da formação de estrelas e planetas foi proposto por pesquisadores do Departamento de Energia dos EUA (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL). O método cresce a partir da simulação do Experimento de Instabilidade Magnetorotacional (MRI) de Princeton, um dispositivo de laboratório único que visa demonstrar o processo de ressonância magnética, que se acredita ter preenchido o cosmos com corpos celestes.

Poeira cósmica

O novo dispositivo, projetado para duplicar o processo que faz com que nuvens rodopiantes de poeira cósmica e plasma colapsem em estrelas e planetas, consiste em dois cilindros concêntricos cheios de fluido que giram em velocidades diferentes. O dispositivo procura replicar as instabilidades que se acredita fazerem com que as nuvens em redemoinho gradualmente desviem o que é chamado de momento angular e entrem em colapso nos corpos crescentes que orbitam. Esse momentum mantém a Terra e outros planetas firmemente dentro de suas órbitas.

"Em nossas simulações, podemos realmente ver o desenvolvimento da ressonância magnética em experimentos, "disse Himawan Winarto, um estudante de pós-graduação no Programa de Princeton em Física do Plasma no PPPL e autor principal de um artigo em Revisão Física E o interesse no assunto começou como estagiário na Parceria em Física do Plasma da Universidade de Tóquio-Princeton University enquanto cursava a graduação na Universidade de Princeton.

O sistema sugerido mediria a força do radial, ou circular, campo magnético que o cilindro interno giratório gera em experimentos. Uma vez que a força do campo se correlaciona fortemente com as instabilidades turbulentas esperadas, as medições podem ajudar a localizar a origem da turbulência.

"Nosso objetivo geral é mostrar ao mundo que vimos inequivocamente o efeito da ressonância magnética no laboratório, "disse o físico Erik Gilson, um dos mentores de Himawan no projeto e co-autor do artigo. "O que Himawan está propondo é uma nova maneira de olhar nossas medições para chegar à essência da ressonância magnética."

Resultados surpreendentes

As simulações mostraram alguns resultados surpreendentes. Embora a ressonância magnética seja normalmente observável apenas a uma taxa suficientemente alta de rotação do cilindro, as novas descobertas indicam que as instabilidades podem provavelmente ser vistas bem antes que o limite superior da taxa de rotação experimental seja atingido. "Isso significa velocidades muito mais próximas das taxas que usamos agora, "Winarto disse, "e projeta a velocidade de rotação que devemos almejar para ver ressonância magnética."

Um dos principais desafios para detectar a origem da ressonância magnética é a existência de outros efeitos que podem atuar como a ressonância magnética, mas não são de fato o processo. Proeminentes entre esses efeitos enganosos são os chamados instabilidades de Rayleigh, que quebram os fluidos em pacotes menores, e a circulação Ekman que altera o perfil do fluxo de fluido. As novas simulações indicam claramente "que a ressonância magnética, em vez de circulação de Ekman ou instabilidade de Rayleigh, domina o comportamento do fluido na região onde a ressonância magnética é esperada, "Disse Winarto.

As descobertas, portanto, lançam uma nova luz sobre o crescimento de estrelas e planetas que povoam o universo. "As simulações são muito úteis para apontar a direção certa para ajudar a interpretar alguns dos resultados diagnósticos dos experimentos, "O que vemos a partir desses resultados é que os sinais da ressonância magnética devem ser vistos mais facilmente em experimentos do que pensávamos", disse Gilson.