Primer experimento de laboratorio en modelar con precisión chorros estelares explica los misteriosos “nudos”

Algunos de los objetos más sobrecogedores del cosmos son los chorros de materia que fluyen desde las estrellas, pero los astrofísicos han fallado desde hace mucho al explicar cómo logran estos chorros su variedad de formas. Ahora, una investigación de laboratorio detallada en el actual ejemplar de Astrophysical Journal Letters demuestra cómo las fuerzas magnéticas dan forma a estos chorros estelares.

“La teoría predominante dice que los chorros son esencialmente mangueras de fuego que disparan materia en un flujo regular, y que los chorros se rompen cuando colisionan con el gas y el polvo del espacio — pero no parece que sea así después de todo”, dice Adam Frank, profesor de astrofísica en la Universidad de Rochester, y coautor del artículo. “Estos experimentos son parte de una inusual colaboración internacional de físicos de plasma, astrónomos y científicos computacionales. Es una forma completamente nueva de hacer astrofísica. El experimento sugiere de forma sólida que los chorros son disparados más como balas o perdigones. No se rompen en trozos – se forman como trozos”.

Frank dice que el experimento, llevado a cabo por el equipo del Profesor Sergey Lebedev en el Departamento de Física del Imperial College de Londres, puede ser el mejor experimento astrofísico que jamás se haya realizado. Replicar la física de una estrella en un laboratorio es excepcionalmente difícil, dice, pero el experimento del Imperial encaja con la física conocida de los chorros estelares sorprendentemente bien. “El grupo de Lebedev en Imperial ha hecho un uso absolutamente pionero de estos experimentos para estudiar los fenómenos astrofísicos. La colaboración entre Imperial y Rochester ha estado en marcha durante casi 5 años y ahora está dando un fruto extraordinario”.

En Imperial, Lebedev envió un pulso de energía de alta potencia a un disco de aluminio. En menos de unas mil millonésimas de segundo, el aluminio comenzó a evaporarse, creando una nube de plasma muy similar al plasma que rodea una joven estrella. Donde la energía fluía hacia el centro del disco, el aluminio se erosionó completamente, creando un agujero a través del cual podría fluir un campo magnético desde debajo del disco”.

El campo empujó inicialmente el plasma, formando una burbuja en su interior, dice Frank, que llevó a cabo el análisis astrofísico del experimento. Cuando el campo penetra más y la burbuja crece, no obstante, el campo magnético comienza a curvarse y retorcerse, creando un nudo en el chorro. Casi inmediatamente, se forma una nueva burbuja dentro de la base de la primera cuando ésta sale disparada, y se repite el proceso.

Frank hace un símil entre cómo afecta el campo magnético al chorro y una goma elástica fuertemente apretada alrededor de un tubo de pasta de dientes — el campo mantiene unido al chorro, pero también aprieta el chorro el abultamientos conforme lo hace.

“Podemos ver estos hermosos chorros en el espacio, pero no tenemos forma de ver qué aspecto tienen los campos magnéticos”, dice Frank. “No puedo salir y colocar sondas en una estrella, pero aquí podemos lograr alguna buena idea — y parece que el campo es una maraña enredada y extraña”.

Frank dice que otros aspectos del experimento, tales como la forma en que los chorros enfrían el plasma de la misma forma que los chorros enfrían a sus estrellas madre, hace que la serie de experimentos sea una herramienta importante para el estudio de los chorros estelares. Con este nuevo modelo, dice, los astrofísicos no tienen que suponer que los chorros anudados que ven en la naturaleza indican un fenómeno desconocido interrumpe el flujo de material de los chorros.

Ahora, dice Frank, algunos experimentos que una vez estuvieron más allá del alcance de los astrofísicos han sido, literalmente, traídos a la Tierra.


Autor: Jonathan Sherwood
Fecha Original: 9 de febrero de 2009
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