En muchos procesos astrofísicos, como las erupciones solares, la aceleración de las partículas se debe presumiblemente a la reconexión entre diferentes líneas de campo magnético. En un artículo en Nature Communications, un equipo que incluye investigadores del Laboratorio para el Uso de Láseres Intensos y el Laboratorio de Física del Plasma (La física del plasma es la rama de la física que estudia las propiedades,… muestra que la geometría (La geometría es la parte de las matemáticas que estudia las formas del espacio…) de estas líneas de campo (Un campo corresponde a una noción de espacio definido:) juega (La mejilla es la parte de la cara que cubre la cavidad bucal, cerrada por el… ) un papel fundamental.
En la superficie del Sol (El Sol (Sol en latín, Helios o Ήλιος en griego) es la estrella…), radiación (Radiación, sinónimo de radiación en física, designa el proceso de emisión o… .) de partículas cargadas iluminan líneas de campo magnético (En física, el campo magnético (o inducción magnética, o densidad de flujo…) que forman arcos. Durante una llamarada solar (Una llamarada solar es un evento primordial de la actividad del Sol. Ocurre a las . ..), estas líneas de campo se reconfiguran durante una reconexión magnética.
Crédito: NASA/GSFC/SDO
Durante una erupción solar, nuestra estrella (Una estrella es un objeto celeste que emite luz de forma autónoma, similar a un…) expulsa gigantescas lluvias de partículas y radiación. En el centro de este fenómeno, la reconexión magnética desempeña el papel de un acelerador de partículas (los aceleradores de partículas son instrumentos que utilizan campos…): el cambio de topología (la topología es una rama de las matemáticas que se ocupa del estudio de las deformaciones espaciales por…) líneas de campos magnéticos que constituyen los pies de los arcos solares liberan una gran cantidad (La cantidad es un término genérico de metrología (cuenta, cantidad); un escalar,…) de energía (En el sentido común, energía designa todo lo que hace es posible realizar trabajo, producir energía, etc.). La dinámica de este proceso, que también ocurre en otros eventos astrofísicos, sigue siendo un misterio de entender. En particular, las observaciones solares muestran que este proceso es rápido e impulsivo, lo que los modelos teóricos tienen dificultades para explicar.
Los científicos plantean la hipótesis de que la geometría es el factor clave que determina la velocidad de la reconexión magnética. El trabajo realizado por una colaboración de investigadores, en particular del Laboratorio para el uso de láseres intensos (LULI*) y el Laboratorio de Física (Física (del griego φυσις, naturaleza) es etimológicamente la…) de plasmas (LPP *) en el contexto de la tesis (Una tesis (del nombre griego tesis, que se traduce como «acción de posar») es…) de Simón Bolaños, apoyan esta hipótesis. Se publican en la revista Nature Communications.
De hecho, muchos modelos teóricos consideran que la reconexión magnética tiene lugar en un plano. Pero es probable que la geometría tridimensional de las líneas del campo magnético juegue un papel fundamental. En particular, ¿qué sucede si una estructura magnética se inclina con respecto a otra antes de la reconexión?
Es difícil responder a esta pregunta observando directamente la dinámica de los arcos solares durante las erupciones solares. Pero con las leyes de escala podemos reproducir de manera relevante en un modelo reducido los fenómenos observados en el espacio. Este es el campo de la astrofísica (Astrofísica (del griego astro = estrella y physiqui = física) es una rama…) del laboratorio.
En el experimento de astrofísica de laboratorio (izquierda), dos rayos láser enfocados en objetivos crean dos estructuras magnéticas. Las simulaciones numéricas reproducen este fenómeno (derecha).
Crédito Andrey Sladkov.
El principio del experimento realizado en la plataforma LULI2000 consiste en enviar un rayo láser (Un láser es un dispositivo que emite luz (radiación electromagnética)…) de nanosegundos de alta intensidad sobre dos objetivos para generar un plasma (En física, el plasma describe un estado de la materia formado por partículas cargadas…). En este estado de la materia (Aunque el concepto de fase es simple, es difícil definirlo con precisión. Una buena…), los electrones circulan y generan un campo magnético. Los dos objetivos crean, por lo tanto, dos estructuras magnéticas, cuya inclinación relativa está controlada. Para medir el campo magnético, los investigadores utilizan el método de la radiografía (La radiografía es el conjunto de técnicas que permiten producir estereotipos con…) del protón (El protón es una partícula subatómica portadora de una carga eléctrica elemental… ) evolute (En geometría, la evolución de una curva plana es el lugar geométrico de sus centros de…) en LULI: destellos de protones pasan a través de la estructura y miden la desviación de su trayectoria (La trayectoria es la línea descrita por cualquier punto de un objeto en movimiento, y…) permite volver al campo magnético (más precisamente a la evolución del gradiente del campo magnético).
Además, las simulaciones numéricas realizadas en el LPP muestran que el proceso de reconexión magnética es tanto más lento cuanto mayor es la inclinación entre las estructuras magnéticas. La hipótesis de la geometría sería, por tanto, una buena forma de explicar las observaciones astrofísicas.
Notas:
*LULI: unidad mixta de investigación (Investigación científica designa en primer lugar a todas las acciones emprendidas con vistas a…) CNRS (El Centro Nacional de Investigaciones Científicas, más conocido por sus siglas CNRS, es el más grande. ..) , École polytechnique – Institut (Un instituto es una organización permanente creada con un fin determinado. Es…) Polytechnique de Paris (París es una ciudad francesa, capital de Francia y capital de la región…), CEA, Sorbona (La Sorbona es un conjunto monumental del Barrio Latino de París. Toma su nombre de…) Universidad (Una universidad es una institución de enseñanza superior cuyo objetivo es la… ).
*LPP: una unidad de investigación conjunta CNRS, École polytechnique – Institut Polytechnique de Paris, Observatorio de París (El Observatorio de París nació del proyecto, en 1667, para crear un observatorio astronómico…), Universidad de la Sorbona, Universidad de París – Saclay .
¿Te ha gustado este artículo? ¿Quieres apoyarnos? Compártelo en las redes sociales con tus amigos y/o coméntalo, ¡esto nos animará a publicar más temas similares!