L'Universo è considerato un luogo estremamente magnetico, dove molti pianeti e stelle hanno i loro campi magnetici. Gli astrofisici hanno studiato a lungo questi stupendi fenomeni, creando teorie che possono spiegare il meccanismo di creazione stesso.
Con l'aiuto di uno dei sistemi laser più potenti del mondo, i ricercatori dell'Università di Chicago hanno confermato sperimentalmente una delle teorie più popolari per la creazione di un campo magnetico cosmico: la dinamo turbolenta. Avendo formato un plasma turbolento caldo delle dimensioni di un penny e una durata di diversi miliardi di frazioni di secondo, gli scienziati hanno stabilito come i movimenti turbolenti rafforzino il debole campo magnetico alle forze osservate nel nostro Sole e nelle galassie lontane.
Per l'analisi, abbiamo utilizzato il codice di simulazione FLASH e l'esperimento è stato condotto presso l'OMEGA Laser Facility (Rochester, New York), dove hanno ricreato le condizioni turbolente della dinamo. L'esperimento ha mostrato che il plasma turbolento può aumentare drasticamente il campo magnetico debole fino all'ampiezza osservata nelle stelle e nelle galassie.
Ora gli scienziati sanno che esiste una dinamo turbolenta e questo è uno dei meccanismi che in realtà spiegano la magnetizzazione dell'Universo. La dinamo meccanica crea una corrente elettrica attraverso la rotazione delle bobine in un campo magnetico. In astrofisica, la teoria della dinamo indica il contrario: il movimento di un fluido elettricamente conduttore crea e mantiene un campo magnetico. All'inizio del XX secolo, Joseph Larm suggerì che un tale meccanismo potesse spiegare il magnetismo terrestre e solare, aprendo la discussione a molti scienziati. La modellazione numerica indicava la possibilità del plasma turbolento di generare campi magnetici su una scala stellare, ma creare una dinamo turbolenta in laboratorio è molto più difficile. Per confermare la teoria, è necessario portare il plasma a temperature estremamente elevate. Allo stesso tempo, ci deve essere incoerenza per generare un livello sufficiente di turbolenza.
Per condurre l'esperimento, gli scienziati hanno utilizzato diverse centinaia di simulazioni 3D con FLASH sul supercomputer di Mira. L'installazione finale includeva parti esplosive della lamina con laser ad alta potenza che muovevano due getti di plasma attraverso le griglie, formando così un movimento turbolento del fluido.
Il team ha anche utilizzato i modelli FLASH per sviluppare due metodi indipendenti per misurare il campo magnetico creato dal plasma: la radiografia protonica e la luce polarizzata. Entrambe le misure hanno monitorato la crescita di un campo magnetico di nanosecondi da uno stato di partenza debole ad un aumento di oltre 100 kilogauss (un milione di volte più forte del campo magnetico terrestre).
Questo lavoro consente di testare sperimentalmente idee sull'origine dei campi magnetici nello spazio. Ora i ricercatori possono studiare domande più profonde: quanto aumenta il campo magnetico, quanto è forte la regione e come cambia la turbolenza?
