Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Nhiều sự kiện kịch tính nhất trong hệ mặt trời – cảnh tượng của cực quang, sự bùng nổ của ngọn lửa mặt trời và tác động phá hủy của các cơn bão địa từ có thể phá vỡ sự liên lạc và lưới điện trên Trái đất được điều khiển một phần bởi một điểm chung hiện tượng: kết nối lại từ tính nhanh. Trong quá trình này, các đường sức từ trong plasma – trạng thái giống như khí của vật chất bao gồm các electron tự do và hạt nhân nguyên tử hoặc các ion – xé trở lại với nhau và giải phóng một lượng lớn năng lượng.
Nhiều sự kiện kịch tính nhất trong hệ mặt trời – cảnh tượng của cực quang hay sự bùng nổ của ngọn lửa mặt trời và tác động phá hủy của các cơn bão địa từ có thể phá vỡ sự liên lạc và lưới điện trên Trái đất được điều khiển một phần bởi một điểm chung hiện tượng: kết nối lại từ tính nhanh. Trong quá trình này, các đường sức từ trong plasma – trạng thái giống như khí của vật chất bao gồm các electron tự do và hạt nhân nguyên tử hoặc các ion – xé trở lại với nhau và giải phóng một lượng lớn năng lượng.
Các nhà vật lý thiên văn từ lâu đã hoang mang về việc liệu cơ chế này có thể xảy ra ở vùng lạnh, tương đối dày đặc của không gian liên sao bên ngoài hệ mặt trời nơi các ngôi sao được sinh ra. Các vùng như vậy chứa đầy plasma bị ion hóa một phần, hỗn hợp các electron và ion tích điện tự do và các nguyên tử khí trung tính hoặc toàn bộ quen thuộc hơn. Nếu sự kết nối lại từ tính xảy ra ở những vùng này, nó có thể làm tiêu tan từ trường và kích thích sự hình thành sao.
Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton (PPPL) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã phát triển một mô hình và mô phỏng cho thấy tiềm năng kết nối lại xảy ra trong không gian giữa các vì sao.
Tiến sĩ Jonathan Jara-Almonte, nhà vật lý học tại PPPL cho biết: “Các mô hình của chúng tôi cho thấy rằng việc kết nối lại nhanh chóng thực sự có thể xảy ra trong các hệ thống bị ion hóa một phần”.
Tiến sĩ Jara-Almonte đã phát triển một mô hình toán học bổ sung hoạt động của các hạt trung tính vào các mô phỏng trước đây của plasma bị ion hóa hoàn toàn. Các máy tính của Đại học Princeton mạnh mẽ sau đó đã giải các phương trình xác định chuyển động của hàng tỷ hạt plasma
Những phát hiện này có thể giúp hướng dẫn sự hiểu biết về cách kết nối lại có thể khác nhau giữa plasma bị ion hóa hoàn toàn và ion hóa một phần và cách nó có thể ảnh hưởng đến sự hình thành của các ngôi sao. Các nhà nghiên cứu tiếp theo sẽ so sánh các mô phỏng này với kết nối lại từ tính trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm quy mô nhỏ tại PPPL để xác nhận các xấp xỉ được sử dụng trong mô hình.
Công trình này được Chương trình Khoa học Plasma cơ bản tài trợ từ Văn phòng Khoa học Năng lượng Hợp nhất DOE theo số hợp đồng DE-AC02-09CH11466 và từ NASA theo số cấp NNH15AB29
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.