APARECIERON TRAS EL BIG-BANG
Foto: UNIVERSITY OF CHICAGO FLASH CENTER
MADRID, 2 Jun. (EUROPA PRESS) -
Astrofísicos han establecido que la turbulencia cósmica podría haber amplificado los campos magnéticos hasta la fortaleza observada en el espacio interestelar.
"Los campos magnéticos están en todas partes en el universo", dijo Don Lamb, profesor de Astronomía y Astrofísica en laUniversidad de Chicago. "Estamos bastante seguros de que en un principio, en el Big Bang, no existían estos campos, por lo que la pregunta es obvia.
¿Cómo se formaron?".
Ayudar a responder esa pregunta, que es de fundamental importancia para la comprensión del Universo llevó millones de horas de simulaciones en superordenadores del Laboratorio Nacional de Argonne. Lamb y sus colaboradores, liderados por científicos de laUniversidad de Oxford, informan sobre sus hallazgos en un artículo publicado en Nature Physics.
INSPIRADA EN LOS CAMPOS DE UNA SUPERNOVA
El documento describe los experimentos en la instalación láser Vulcan del Rutherford Appleton Laboratory del Reino Unido que recrea una supernova (estrella en explosión) con haces 60.000 millones de veces más potentes que un puntero láser. La investigación se inspiró en la detección de campos magnéticos en Cassiopeia A, un remanente de supernova, que son aproximadamente 100 veces más fuertes que los del espacio interestelar adyacente.
"Puede parecer sorprendente que un experimento de laboratorio que cabe en una habitación puedA usarse para estudiar objetos astrofísicos que tienen años luz de diámetro ", dijo Gianluca Gregori, profesor de física en Oxford. "En realidad, las leyes de la física son las mismas en todas partes, y los procesos físicos se pueden ampliar de uno a otro de la misma manera que las ondas en un cubo son comparables con las olas en el océano. Así que nuestros experimentos pueden complementar las observaciones de eventos como la supernova Cassiopeia A".
"Debido a la complejidad de lo que está pasando aquí, las simulaciones eran absolutamente vitales para inferir exactamente lo que está pasando y, por lo tanto, lo que confirma que estos mecanismos están sucediendo y que se están comportando de la forma en que la teoría predice", dijo Jena Meinecke , estudiante de posgrado en Física en Oxford y autor principal del artículo de Nature Physics.
Los campos magnéticos se extienden desde quadrillonésimas de un gauss en los vacíos cósmicos del universo, a varios microgauss en galaxias y cúmulos de galaxias (los imanes ordinarios tienen campos magnéticos de aproximadamente 50 gauss). Las estrellas como el Sol miden miles de gauss. Las estrellas de neutrones, que son extremadamente compactas, muestran los campos magnéticos más grandes de todos, los que superan cuatrillones de gauss.
En 2012, el equipo de Gregori creó con éxito pequeños campos magnéticos, llamados "campos de semillas ", en el laboratorio a través de un efecto invocado a menudo, llamado el mecanismo de la batería Biermann. Pero, ¿cómo podrían sembrar campos que crecen hasta tamaños gigantescos en el espacio interestelar ? Sobre la base de sus conclusiones anteriores , Gregori y sus colaboradores en 11 instituciones de todo el mundo han demostrado la amplificación de los campos magnéticos mediante turbulencia.
En su experimento, los científicos concentraron rayos láser sobre una varilla de carbono colcocada en una cámara llena con un gas de baja densidad . Los láseres , generando temperaturas de unos pocos millones de grados , causaron que la varilla explotara, creando una explosión que se expandió por todo el gas.
"El experimento demostró que a medida que la onda expansiva de la explosión pasa a través de la red se convierte en irregular y turbulenta, al igual que las imágenes de Cassiopeia", dijo Gregori .
"Los experimentadores sabían todas las variables físicas en un punto dado. Sabían exactamente la temperatura , la densidad , las velocidades ", dijo el científico de investigación de la Universidad de Chicago Petros Tzeferacos , un coautor del estudio . Tzeferacos y sus colegas incorporadron esos datos en sus simulaciones de FLASH.
"Esto nos permite comparar el código contra algo que podemos ver", dijo Tzeferacos . Dicha evaluación comparativa - denominada validación - muestra que las simulaciones pueden reproducir los datos experimentales.
Las simulaciones consumieron 20 millones de horas de procesamiento en los superordenadores Mira y Intrepid en Argonne. Mira , que puede realizar 10 billones de cálculos por segundo, es 20 veces más rápido que Intrepid.
Con la validación en la mano, los científicos pudieron regresar varias veces a las simulaciones para obtener respuestas a nuevas preguntas acerca de la física que vieron. "Podríamos ver la velocidad en lugar de la densidad del campo magnético, o podemos fijarnos en la presión", dijo Lamb. " Esta simulación es un tesoro de información acerca de lo que realmente está pasando . En realidad es crucial para entender correctamente lo que realmente está sucediendo".
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