Astronomía - Los láseres iluminan los campos magnéticos galácticos

El misterio de cómo las galaxias, incluyendo la Vía Láctea, se han magnetizad se ha resuelto mediante experimentos que usan láseres de alta potencia.

Reproduciendo las condiciones que se encuentran en las galaxias en desarrollo, los físicos han demostrado que las ondas de choque pueden generar minúsculas ‘semillas’ magnéticas, que podrían finalmente crecer hasta formar los campos magnéticos a gran escala que observamos hoy. La investigación se describe en el ejemplar de hoy de Nature.

“Las observaciones indican que los campos magnéticos son ubicuos en los cúmulos de galaxias, galaxias, e incluso en los vacíos”, dice Gianluca Gregori, autor principal del estudio de la Universidad de Oxford en Inglaterra.

“Para explicar esta magnetización a gran escala, los campos magnéticos deben haber existido durante mucho tiempo. Pero, ¿de dónde proceden estas semillas magnéticas? Nuestro experimento indica que la generación de semillas por ondas de choque es una explicación plausible, como inicialmente se sugería en las simulaciones numéricas”

Centro de la galaxia © by Victor Pérez :: victorperezp.com

Galaxias magnéticas

Se cree que cada galaxia y cúmulo de galaxias de nuestro universo tiene un campo magnético. Aunque mucho más débiles que el campo magnético de la Tierra, estos campos galácticos desempeñan un papel importante en la formación estelar, así como en ayudar a evitar el colapso gravitatorio de las galaxias.

Los científicos creen que los campos magnéticos galácticos se generan a partir de campos de semillas más débiles. Estas semillas se amplifican a través de un mecanismo de dinamo, en el cual la rotación y turbulencia del medio interestelar de la galaxia – el gas y polvo que hay entre las estrellas – actúa para reforzar el campo magnético original.

Sin embargo, este mecanismo no explica cómo empiezan a existir los propios campos de semillas. Uno de los métodos propuestos para crear semillas es a través de ondas de choque generadas por el colapso de materia en las ‘protogalaxias’ en desarrollo. De acuerdo con esta hipótesis, las ondas de choque pasan a través del plasma de la galaxia (un gas compuesto de partículas cargadas), creando una corriente eléctrica y, por tanto, un campo magnético. Este proceso se conoce como “batería de Biermann”.

Simulando ondas de choque

Ahora, un equipo internacional de físicos ha simulado con éxito este proceso de la batería de Biermann usando un láser de alta potencia para crear ondas de choque comparables a las que tienen lugar en una protogalaxia.

El láser de pulsos se dirigió hacia una pequeña vara de carbono dentro de una cámara rellena de gas de helio. “Esto simuló una explosión”, dice Gregori. “Se requería un gran láser como punto de inicio debido a que queríamos hacer la explosión tan fuerte como fuese posible. El usado en LULI (Laboratoire pour l’Utilisation de Lasers Intenses) en París es uno de los mayores de Europa”.

Esta explosión creó una onda de choque por delante del material en expansión. Conforme la onda de choque se movía a través del plasma de la cámara, se creó un bucle de corriente, que a su vez generó un campo magnético.

Minúsculas semillas magnéticas

Habiendo medido la fuerza del campo magnético creado en su laboratorio, los investigadores usaron entonces una simple relación de escala para estimar la fuerza de un hipotético campo magnético galáctico.

Sus cálculos dieron una fuerza para el campo magnético galáctico de aproximadamente 1 zG (zeptoGauss). Para poner esto en perspectiva, el campo magnético de la Tierra es aproximadamente 10²⁰ veces más fuerte.

Pero aunque puede ser minúscula, esta fuerza del campo magnético concuerda con los valores predichos por las anteriores simulaciones numéricas. Los investigadores proponen que este campo de semillas puede amplificarse luego a valores más altos mediante movimientos turbulentos, a lo largo de escalas temporales de cientos de millones de años.

No es la única forma

“Este tipo de exploraciones – estudiar los fenómenos astrofísicos exóticos en el laboratorio – son muy divertidos y potencialmente interesantes”, comenta Larry Widrow, astrónomo y experto en campos magnéticos de la Universidad de Queen’s en Ontario, Canadá.

Pero Widrow pasó a enfatizar que los experimentos de laboratorio tales como éste sólo pueden contarnos una parte: “Lo que realmente necesitamos es una mejor comprensión de las primeras etapas de la formación de galaxias, y ésto es algo que sólo puede lograrse a través del modelado teórico y las simulaciones detalladas”.

También añadió que el proceso de Biermann no es el único mecanismo sugerido para crear campos de semillas. “Otros dos ejemplos son la generación temprana de estrellas, que pueden explotar y expeler sus campos magnéticos al medio interestelar, y los núcleos galácticos activos, que expelen de forma similar campos a través de vientos y chorros”, dice Widrow.

“Efectivamente, se han propuesto otros mecanismos”, dice Gregori. “Se han planificado experimentos en instalaciones láser aún mayores para estudiar estos escenarios”. Uno de estos experimentos se llevará a cabo en la Instalación de Ignición Nacional en Livermore, California – el mayor sistema láser del mundo.

Fuente: Ciencia Kanija - Cosmos Magazine