Investigadores del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han propuesto un nuevo método para verificar una explicación teórica ampliamente aceptada pero no probada de la formación de estrellas y planetas. El método surge de la simulación del experimento de inestabilidad magnetorrotacional (IRM) de Princeton, un dispositivo de laboratorio único que tiene como objetivo demostrar el proceso de resonancia magnética que se cree que llenó el cosmos de cuerpos celestes.

Polvo cósmico

El dispositivo novedoso, diseñado para duplicar el proceso que hace que las nubes arremolinadas de polvo y plasma cósmicos colapsen en estrellas y planetas, consta de dos cilindros concéntricos llenos de líquido que giran a diferentes velocidades. El dispositivo busca replicar las inestabilidades que se cree que hacen que las nubes arremolinadas pierdan gradualmente lo que se llama su momento angular y colapsen en los cuerpos en crecimiento que orbitan. Ese impulso mantiene a la Tierra y a otros planetas firmemente dentro de sus órbitas.

"En nuestras simulaciones podemos ver cómo se desarrolla la resonancia magnética en experimentos, "dijo Himawan Winarto, estudiante de posgrado en el Programa de Princeton en Física del Plasma en PPPL y autor principal de un artículo en Revisión física E El interés en el tema comenzó como pasante en la Asociación de Física del Plasma entre la Universidad de Tokio y la Universidad de Princeton mientras estudiaba en la Universidad de Princeton.

El sistema sugerido mediría la fuerza del radial, o circular, campo magnético que genera el cilindro interior giratorio en experimentos. Dado que la fuerza del campo se correlaciona fuertemente con las inestabilidades turbulentas esperadas, las mediciones podrían ayudar a identificar el origen de la turbulencia.

"Nuestro objetivo general es mostrar al mundo que hemos visto sin ambigüedades el efecto de la resonancia magnética en el laboratorio, "dijo el físico Erik Gilson, uno de los mentores de Himawan en el proyecto y coautor del artículo. "Lo que propone Himawan es una nueva forma de ver nuestras medidas para llegar a la esencia de la resonancia magnética".

Resultados sorprendentes

Las simulaciones han mostrado algunos resultados sorprendentes. Si bien la resonancia magnética normalmente se observa solo a una velocidad suficientemente alta de rotación del cilindro, Los nuevos hallazgos indican que las inestabilidades probablemente se pueden ver mucho antes de que se alcance el límite superior de la tasa de rotación experimental. "Eso significa velocidades mucho más cercanas a las que estamos aplicando ahora, "Winarto dijo, "y se proyecta a la velocidad de rotación a la que deberíamos aspirar para ver la resonancia magnética".

Un desafío clave para detectar la fuente de la resonancia magnética es la existencia de otros efectos que pueden actuar como una resonancia magnética, pero que en realidad no son el proceso. Entre estos efectos engañosos destacan los llamados inestabilidades de Rayleigh que descomponen los fluidos en paquetes más pequeños. y la circulación de Ekman que altera el perfil del flujo de fluidos. Las nuevas simulaciones indican claramente "que la resonancia magnética, en lugar de la circulación de Ekman o la inestabilidad de Rayleigh, domina el comportamiento de los fluidos en la región donde se espera la resonancia magnética, "Dijo Winarto.

Así, los hallazgos arrojan nueva luz sobre el crecimiento de estrellas y planetas que pueblan el universo. "Las simulaciones son muy útiles para indicarle la dirección correcta para ayudar a interpretar algunos de los resultados de diagnóstico de los experimentos, "Dijo Gilson." Lo que vemos en estos resultados es que las señales para la resonancia magnética parece que deberían poder verse más fácilmente en experimentos de lo que habíamos pensado anteriormente ".