septiembre 21, 2021

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Los rayos cósmicos pueden ayudar a explicar aspectos de la Vía Láctea

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Los rayos cósmicos se pueden describir como partículas cuasi-nucleares cargadas que viajan a una velocidad cercana a la de la luz. Estas partículas caen constantemente al suelo y son relativas, como sugiere la relatividad especial de Albert Einstein. Pudieron producir un campo magnético que regula la forma en que se mueven dentro de la galaxia.

Esta ilustración muestra cómo interactúan las ondas y las partículas: la amplitud de la onda aumenta mientras que la velocidad de deriva de las partículas disminuye debido a la dispersión. Crédito de la imagen: A. Marquith, A.J. Van Marley y E. Plotnikov.

El gas dentro del medio interestelar consiste principalmente en hidrógeno y átomos ionizados, lo que significa que sus protones y electrones están aislados. Cuando los rayos cósmicos se mueven dentro de este gas, liberan protones de fondo, provocando un movimiento masivo de la onda de plasma que se asemeja a las ondas en un lago cuando se lanza una piedra.

La pregunta principal es cómo los rayos cósmicos transfieren su impulso al plasma de fondo que forma el medio interestelar. Los astrofísicos de plasma de Francia han revisado los desarrollos recientes en el campo de estudio con respecto a la inestabilidad del flujo inducida por rayos cósmicos en astrofísica y plasmas espaciales. Los resultados del estudio se informaron en Física del plasma, de Publicación de AIP.

Los rayos cósmicos pueden ayudar a explicar aspectos de nuestra galaxia desde sus escalas más pequeñas, como los discos de protoplanetas y planetas, hasta las más grandes, como los vientos galácticos..

Alexandre Marquith, Universidad de Montpellier

Hasta ahora, los rayos cósmicos se consideraban algo distintos en el “entorno” de las galaxias. Sin embargo, debido a que la inestabilidad funciona bien y es más fuerte de lo esperado alrededor de fuentes de rayos cósmicos, como púlsares y remanentes de supernovas, es probable que estas partículas tengan muchos más efectos sobre la dinámica galáctica y el ciclo de formación estelar de lo que se consideraba anteriormente.

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Esto no es realmente una sorpresa, pero es un cambio de paradigma.Markwith señaló.En ciencia y astrofísica, todo está conectado. “

Ondas de choque de supernova que expanden el medio interestelar / intergaláctico “Se sabe que aceleran los rayos cósmicos y, debido a que los rayos cósmicos se dispersan, pueden haber contribuido a la generación de semillas de campo magnético necesarias para explicar la fuerza real del campo magnético que observamos a nuestro alrededor.Añadió Marquith.

Una vez que la amplitud de una onda de plasma disminuye o se debilita con el tiempo, al igual que la producida por una piedra arrojada a un lago, calienta el gas dentro del plasma. También mejora la dispersión de los rayos cósmicos.

Para que esto ocurra, se necesitan ondas de longitudes de onda del mismo orden de radios de rotación que los rayos cósmicos. Los rayos cósmicos muestran un movimiento helicoidal (helicoidal) alrededor del campo magnético, cuyo radio se conoce como radio de Larmor.

Suponga que conduce un automóvil por una carretera sinuosa. Si la longitud de onda es del mismo orden de magnitud que la rueda, será difícil conducir.

Alexandre Marquith, Universidad de Montpellier

Estas ondas dispersan fuertemente los rayos cósmicos, y la inestabilidad de flujo asociada con el movimiento de flujo de masa de los rayos cósmicos causa la principal inestabilidad en el origen de estas perturbaciones (ondas).

Hay muchas áreas de investigación en astrofísica que utilizan técnicas numéricas similares para investigar el efecto de esta inestabilidad de flujo en diferentes contextos astrofísicos, como restos de supernovas y chorros. La inestabilidad y turbulencia que crea puede ser la fuente de muchos fenómenos astrofísicos, y muestra cómo los rayos cósmicos juegan un papel en el gran circo de la Vía Láctea..

Alexandre Marquith, Universidad de Montpellier

Referencia de la revista:

Marquith, A .; y otros. (2021) La inestabilidad del flujo de rayos cósmicos se ha demostrado en astrofísica y plasmas espaciales. Física del plasma. doi.org/10.1063/5.0013662.

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Fuente: https://www.aip.org/

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