O Universo é considerado um lugar extremamente magnético, onde muitos planetas e estrelas possuem seus próprios campos magnéticos. Os astrofísicos estudam há muito tempo esses fenómenos surpreendentes, criando teorias que podem explicar o próprio mecanismo de criação.
Com a ajuda de um dos sistemas laser mais poderosos do mundo, pesquisadores da Universidade de Chicago confirmaram experimentalmente uma das teorias mais populares para a criação de um campo magnético cósmico - o dínamo turbulento. Tendo formado um plasma quente e turbulento do tamanho de um centavo e durando vários bilhões de frações de segundo, os cientistas determinaram como os movimentos turbulentos fortalecem o fraco campo magnético até as forças observadas em nosso Sol e em galáxias distantes.
Para a análise, utilizamos o código de simulação FLASH, e o experimento em si foi conduzido na Instalação Laser da OMEGA (Rochester, Nova York), onde eles recriaram as condições turbulentas do dínamo. O experimento mostrou que o plasma turbulento pode aumentar dramaticamente o campo magnético fraco até a magnitude observada em estrelas e galáxias.
Agora os cientistas sabem que existe um dínamo turbulento e este é um dos mecanismos que realmente explicam a magnetização do Universo. O dínamo mecânico cria uma corrente elétrica através da rotação das bobinas em um campo magnético. Na astrofísica, a teoria do dínamo aponta para o oposto: o movimento de um fluido eletricamente condutor cria e mantém um campo magnético. No início do século 20, Joseph Larm sugeriu que tal mecanismo poderia explicar o magnetismo solar e terrestre, abrindo a discussão para muitos cientistas. A modelagem numérica indicou a possibilidade de um plasma turbulento gerar campos magnéticos em uma escala estelar, mas criar um dínamo turbulento no laboratório é muito mais difícil. Para confirmar a teoria, você precisa trazer o plasma em condições de temperatura extremamente alta. Ao mesmo tempo, deve haver inconsistência para gerar um nível suficiente de turbulência.
Para conduzir o experimento, os cientistas usaram várias centenas de simulações em 3D com o FLASH no supercomputador Mira. A configuração final incluiu partes explosivas da folha com lasers de alta potência movendo dois jatos de plasma pelas grades, formando assim um movimento turbulento do fluido.
A equipe também usou os modelos FLASH para desenvolver dois métodos independentes para medir o campo magnético criado pelo plasma: radiografia de prótons e luz polarizada. Ambas as medições acompanharam o crescimento de um campo magnético de nanossegundos de um estado inicial fraco para um aumento de mais de 100 kilogauss (um milhão de vezes mais forte que o campo magnético da Terra).
Este trabalho permite testar experimentalmente idéias sobre a origem dos campos magnéticos no espaço. Agora os pesquisadores podem estudar questões mais profundas: quão rápido o campo magnético aumenta, quão forte é a região e como a turbulência muda?
