¿Cómo se han desarrollado las estrellas y los planetas a partir de las nubes de polvo y gas que alguna vez llenaron el cosmos? Un nuevo experimento en el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) ha demostrado la validez de una teoría generalizada conocida como "inestabilidad magnetorrotacional, "o resonancia magnética, que busca explicar la formación de los cuerpos celestes.

La teoría sostiene que la resonancia magnética permite discos de acreción, nubes de polvo, gas, y plasma que giran alrededor de estrellas y planetas en crecimiento, así como agujeros negros, colapsar en ellos. Según la teoría, este colapso ocurre porque el plasma turbulento arremolinado, técnicamente conocido como "flujos keplerianos, "gradualmente se vuelve inestable dentro de un disco. La inestabilidad hace que el momento angular, el proceso que evita que los planetas en órbita sean atraídos hacia el sol, disminuya en las secciones internas del disco, que luego caen en cuerpos celestes.

A diferencia de los planetas en órbita, la materia en los discos de acreción densos y abarrotados puede experimentar fuerzas como la fricción que hacen que los discos pierdan momento angular y sean atraídos hacia los objetos alrededor de los cuales giran. Sin embargo, tales fuerzas no pueden explicar completamente la rapidez con la que la materia debe caer en objetos más grandes para que los planetas y las estrellas se formen en una escala de tiempo razonable.

Experimento de resonancia magnética

En PPPL, Los físicos han simulado el proceso más amplio hipotético en el experimento de resonancia magnética del laboratorio. El dispositivo único consta de dos cilindros concéntricos que giran a diferentes velocidades. En este experimento, los investigadores llenaron los cilindros con agua y colocaron una bola de plástico llena de agua atada por un resorte a un poste en el centro del dispositivo; el resorte de estiramiento y flexión imitaba las fuerzas magnéticas en el plasma en los discos de acreción. Luego, los investigadores hicieron girar los cilindros y grabaron en video el comportamiento de la pelota como se ve de arriba hacia abajo.

Los resultados, reportado en Física de las comunicaciones , comparó los movimientos de la bola atada por resorte cuando gira a diferentes velocidades. "Sin estiramientos, no pasa nada con el momento angular, "dijo Hantao Ji, profesor de ciencias astrofísicas en la Universidad de Princeton e investigador principal de la resonancia magnética y coautor del artículo. "Tampoco pasa nada si la primavera es demasiado fuerte".

Sin embargo, La medición directa de los resultados encontró que cuando la sujeción por resorte era débil, análoga a la condición de los campos magnéticos en los discos de acreción, el comportamiento del momento angular de la bola era consistente con las predicciones de MRI de desarrollos en un disco de acreción real. Los hallazgos mostraron que la bola giratoria débilmente atada ganó impulso angular y se desplazó hacia afuera durante el experimento. Dado que el momento angular de un cuerpo en rotación debe conservarse, cualquier ganancia de impulso debe ir acompañada de una pérdida de impulso en la sección interior, permitiendo que la gravedad atraiga el disco hacia el objeto que ha estado orbitando.