Se considera que el Universo es un lugar extremadamente magnético, donde muchos planetas y estrellas tienen sus propios campos magnéticos. Los astrofísicos han estado estudiando durante mucho tiempo estos fenómenos asombrosos, creando teorías que pueden explicar el mecanismo de creación en sí.
Con la ayuda de uno de los sistemas láser más poderosos del mundo, los investigadores de la Universidad de Chicago confirmaron experimentalmente una de las teorías más populares para crear un campo magnético cósmico: la dinamo turbulenta. Habiendo formado un plasma turbulento caliente del tamaño de un centavo y con una duración de varios miles de millones de fracciones de segundo, los científicos determinaron cómo los movimientos turbulentos fortalecen el débil campo magnético de las fuerzas observadas en nuestro Sol y en galaxias distantes.
Para el análisis, utilizamos el código de simulación FLASH, y el experimento en sí se llevó a cabo en la instalación láser de OMEGA (Rochester, Nueva York), donde recrearon las condiciones turbulentas de la dinamo. El experimento demostró que el plasma turbulento puede aumentar dramáticamente el campo magnético débil a la magnitud observada en estrellas y galaxias.
Ahora los científicos saben que existe una dinamo turbulenta y este es uno de los mecanismos que realmente explican la magnetización del Universo. La dinamo mecánica crea una corriente eléctrica a través de la rotación de las bobinas en un campo magnético. En astrofísica, la teoría del dinamo apunta a lo contrario: el movimiento de un fluido eléctricamente conductor crea y mantiene un campo magnético. A principios del siglo XX, Joseph Larm sugirió que tal mecanismo podría explicar el magnetismo terrestre y solar, abriendo la discusión a muchos científicos. El modelado numérico indicó la posibilidad de que el plasma turbulento genere campos magnéticos en una escala estelar, pero crear una dinamo turbulenta en el laboratorio es mucho más difícil. Para confirmar la teoría, debe llevar el plasma a condiciones de temperatura extremadamente altas. Al mismo tiempo, debe haber inconsistencia para generar un nivel de turbulencia suficiente.
Para llevar a cabo el experimento, los científicos utilizaron varios cientos de simulaciones en 3D con FLASH en la supercomputadora Mira. La configuración final incluía partes explosivas de la lámina con láseres de alta potencia que movían dos chorros de plasma a través de las rejillas, formando así un movimiento turbulento del fluido.
El equipo también utilizó los modelos FLASH para desarrollar dos métodos independientes para medir el campo magnético creado por el plasma: la radiografía de protones y la luz polarizada. Ambas mediciones rastrearon el crecimiento de un campo magnético de nanosegundos desde un estado de inicio débil hasta un aumento de más de 100 kilogauss (un millón de veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra).
Este trabajo permite probar experimentalmente ideas sobre el origen de los campos magnéticos en el espacio. Ahora los investigadores pueden estudiar preguntas más profundas: ¿qué tan rápido aumenta el campo magnético, qué tan fuerte es la región y cómo cambia la turbulencia?
