Os raios cósmicos são partículas subnucleares carregadas que se movem perto da velocidade da luz, constantemente chovendo na Terra. Essas partículas são relativísticas, conforme definido pela relatividade especial de Albert Einstein, e conseguem gerar um campo magnético que controla a maneira como se movem dentro da galáxia.

O gás no meio interestelar é composto de átomos, principalmente hidrogênio e principalmente ionizado, o que significa que seus prótons e elétrons estão separados. Enquanto se move dentro deste gás, raios cósmicos impulsionam os prótons de fundo, que causa um movimento de onda de plasma coletivo semelhante às ondulações em um lago quando você joga uma pedra.

A grande questão é como os raios cósmicos depositam seu momento no plasma de fundo que compõe o meio interestelar. No Física dos Plasmas , astrofísicos de plasma na França revisam desenvolvimentos recentes no campo do estudo da instabilidade de fluxo desencadeada por raios cósmicos no plasma astrofísico e espacial.

"Os raios cósmicos podem ajudar a explicar aspectos de nossa galáxia em suas menores escalas, como discos e planetas protoplanetários, em suas escalas maiores, como ventos galácticos, "disse Alexandre Marcowith, da Universidade de Montpellier.

Até agora, os raios cósmicos eram considerados um pouco separados na "ecologia" da galáxia. Mas, como a instabilidade funciona bem e é mais forte do que o esperado em fontes de raios cósmicos, como remanescentes de supernovas e pulsares, essas partículas provavelmente têm muito mais impactos na dinâmica galáctica e no ciclo de formação de estrelas do que se conhecia anteriormente.

"Isso não é realmente uma surpresa, mas mais uma mudança de paradigma, "Marcowith disse." Em ciência e astrofísica, tudo está conectado."

Ondas de choque de supernova que expandem o meio interestelar / intergaláctico "são conhecidas por acelerar os raios cósmicos, e porque os raios cósmicos estão fluindo para longe, eles podem ter contribuído para gerar as sementes do campo magnético necessárias para explicar as forças reais do campo magnético que observamos ao nosso redor, "disse Marcowith.

Depois que a amplitude de uma onda de plasma é reduzida ou amortecida ao longo do tempo, muito parecido com aqueles gerados por uma pedra jogada em um lago, ele aquece o gás do plasma. Enquanto isso, ajuda a espalhar os raios cósmicos.

Para que isso ocorra, as ondas precisam de comprimentos de onda da mesma ordem do raio do giroscópio dos raios cósmicos. Os raios cósmicos possuem um movimento helicoidal (espiral) em torno do campo magnético, e seu raio é chamado de raio de Larmor.

"Digamos que você esteja dirigindo em uma estrada sinuosa. Se o comprimento de onda for da mesma ordem do tamanho da roda, vai ser difícil dirigir, "disse Marcowith.

Os raios cósmicos são fortemente espalhados por essas ondas, e a principal instabilidade na origem dessas perturbações (ondas) é a instabilidade de fluxo associada ao movimento de fluxo coletivo dos raios cósmicos.

"Existem vários campos de pesquisa em astrofísica usando técnicas numéricas semelhantes para investigar o impacto dessa instabilidade de streaming em diferentes contextos astrofísicos, como vestígios de supernovas e jatos, "disse Marcowith." Essa instabilidade e turbulência que ele cria podem ser a fonte de muitos fenômenos astrofísicos, e mostra como os raios cósmicos desempenham um papel no grande circo da nossa Via Láctea. "