Usando 12 lasers de alta potência, os pesquisadores recriaram pequenas explosões solares para estudar os mecanismos por trás de um fenômeno astronômico fundamental conhecido como reconexão magnética.

Por mais reconhecível que seja a frase "o vasto vazio do espaço", o universo é tudo menos isso. À primeira vista, os objetos celestes são poucos e distantes entre si, mas, na realidade, o universo está repleto de todos os tipos de substâncias, como partículas carregadas, gases e raios cósmicos.

Um desses condutores de partículas e energia através do espaço é um fenômeno chamado reconexão magnética . Como o nome sugere, a reconexão magnética ocorre quando dois campos magnéticos antiparalelos - como em dois campos magnéticos indo em direções opostas - colidem, quebram e realinham. Por mais inócuo que pareça, está longe de ser um processo tranquilo.

"Esse fenômeno é visto em todo o universo. Em casa, você pode vê-los em explosões solares ou na magnetosfera da Terra. Quando uma explosão solar se acumula e parece 'beliscar' uma explosão, isso é uma reconexão magnética", explica Taichi Morita , professor assistente da Faculdade de Ciências de Engenharia da Universidade de Kyushu e primeiro autor do estudo. "Na verdade, as auroras são formadas como resultado de partículas carregadas expelidas da reconexão magnética no campo magnético da Terra."

No entanto, apesar de sua ocorrência comum, muitos dos mecanismos por trás dos fenômenos são um mistério. Estudos estão sendo conduzidos, como na missão Magnetospheric Multiscale da NASA, onde as reconexões magnéticas são estudadas em tempo real por satélites enviados para a magnetosfera da Terra. No entanto, coisas como a velocidade de reconexão ou como a energia do campo magnético é convertida e distribuída para as partículas no plasma permanecem inexplicáveis.

Uma alternativa ao envio de satélites ao espaço é usar lasers e gerar artificialmente arcos de plasma que produzem reconexões magnéticas. No entanto, sem a intensidade adequada do laser, o plasma gerado é muito pequeno e instável para estudar os fenômenos com precisão.

"Uma instalação que tem a potência necessária é o Instituto de Engenharia Laser da Universidade de Osaka e seu laser Gekko XII. É um laser maciço de 12 feixes de alta potência que pode gerar plasma estável o suficiente para estudarmos", explica Morita. "Estudar fenômenos astrofísicos usando lasers de alta energia é chamado de 'experimentos de astrofísica a laser' e tem sido uma metodologia em desenvolvimento nos últimos anos."

Em seus experimentos, relatados na Physical Review E , os lasers de alta potência foram usados ??para gerar dois campos de plasma com campos magnéticos antiparalelos. A equipe então focou um laser de baixa energia no centro do plasma, onde os campos magnéticos se encontrariam e onde a reconexão magnética ocorreria teoricamente.

"Estamos essencialmente recriando a dinâmica e as condições de uma explosão solar. No entanto, analisando como a luz desse laser de baixa energia se espalha, podemos medir todos os tipos de parâmetros de temperatura do plasma, velocidade, valência de íons, corrente e fluxo de plasma. velocidade", continua Morita.

Uma de suas principais descobertas foi registrar o aparecimento e desaparecimento de correntes elétricas onde os campos magnéticos se encontravam, indicando a reconexão magnética. Além disso, eles conseguiram coletar dados sobre a aceleração e o aquecimento do plasma .

A equipe planeja continuar suas análises e espera que esses tipos de " experimentos de astrofísica a laser " sejam mais prontamente usados ??como uma forma alternativa ou complementar de investigar fenômenos astrofísicos.

"Esse método pode ser usado para estudar todo tipo de coisas, como ondas de choque astrofísicas, aceleração de raios cósmicos e turbulência magnética. Muitos desses fenômenos podem danificar e interromper dispositivos elétricos e o corpo humano", conclui Morita. "Então, se quisermos ser uma raça espacial, devemos trabalhar para entender esses eventos cósmicos comuns."