Universul este considerat a fi un loc extrem de magnetic, unde multe planete și stele au propriile lor câmpuri magnetice. Astrofizicii au studiat de mult timp aceste fenomene uimitoare, creând teorii care pot explica mecanismul de creație însuși.
Cu ajutorul uneia dintre cele mai puternice sisteme laser din lume, cercetatorii de la Universitatea din Chicago au confirmat experimental una dintre cele mai populare teorii pentru crearea unui camp magnetic cosmic - dinamul turbulent. După ce au format o plasmă turbulentă fierbinte, cu dimensiunea unui penny și cu o durată de câteva miliarde de fracțiuni de secundă, oamenii de știință au stabilit cum mișcările turbulente întăresc câmpul magnetic slab la forțele observate în Soarele nostru și în galaxiile îndepărtate.
Pentru analiză, am folosit codul de simulare FLASH, iar experimentul în sine a fost realizat la facilitatea laser OMEGA (Rochester, New York), unde au recreat condițiile turbulente ale dinamului. Experimentul a arătat că plasmă turbulentă poate crește dramatic câmpul magnetic slab la magnitudinea observată în stele și în galaxii.
Acum oamenii de știință știu că există un dinam turbulent și acesta este unul dintre mecanismele care explică de fapt magnetizarea Universului. Dinamometrul mecanic creează un curent electric prin rotirea bobinelor într-un câmp magnetic. În astrofizică, teoria dinamică indică opusul: mișcarea unui fluid conducător electric creează și menține un câmp magnetic. La începutul secolului XX, Joseph Larm a sugerat că un astfel de mecanism ar putea explica magnetismul terestru și solar, deschizând discuția pentru mulți oameni de știință. Modelarea numerică a indicat posibilitatea ca plasmă turbulentă să genereze câmpuri magnetice la scară stelară, dar crearea unui dinam turbulent în laborator este mult mai dificilă. Pentru a confirma teoria, trebuie să aduceți plasma în condiții de temperatură extrem de ridicată. În același timp, trebuie să existe o inconsecvență pentru a genera un nivel suficient de turbulență.
Pentru a conduce experimentul, oamenii de stiinta au folosit cateva sute de simulari 3D cu FLASH pe supercomputerul Mira. Setarea finală include părți explozive ale foliei cu lasere de mare putere care deplasează două jeturi de plasmă prin grile, formând astfel o mișcare turbulentă a fluidului.
Echipa a folosit, de asemenea, modelele FLASH pentru a dezvolta două metode independente de măsurare a câmpului magnetic creat de plasmă: radiografie protonică și lumină polarizată. Ambele măsurători au urmărit creșterea unui câmp magnetic nanosecunde de la o stare de pornire slabă la o creștere de peste 100 de kilogaze (de un milion de ori mai mare decât câmpul magnetic al pământului).
Această lucrare permite să experimentăm experimental idei despre originea câmpurilor magnetice în spațiu. Acum, cercetătorii pot studia întrebări mai profunde: cât de rapid crește câmpul magnetic, cât de puternic este regiunea și cum se schimbă turbulența?
