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Esta ilustração mostra como ondas e partículas interagem - a amplitude das ondas está crescendo enquanto a velocidade de deriva das partículas está diminuindo devido ao espalhamento. Crédito: A. Marcowith, AJ van Marle e I. Plotniko
Os raios cósmicos são partículas subnucleares carregadas que se movem perto da velocidade da luz, chovendo constantemente na Terra. Essas partículas são relativísticas, conforme definido pela relatividade especial de Albert Einstein, e conseguem gerar um campo magnético que controla a maneira como se movem dentro da galáxia.
O gás dentro do meio interestelar é composto de átomos, principalmente hidrogênio e principalmente ionizados, o que significa que seus prótons e elétrons são separados. Enquanto se movem dentro desse gás, os raios cósmicos dão início aos prótons de fundo, o que causa um movimento de onda de plasma coletivo semelhante às ondulações em um lago quando você joga uma pedra.
A grande questão é como os raios cósmicos depositam seu momento no plasma de fundo que compõe o meio interestelar . Em Physics of Plasmas , os astrofísicos do plasma na França revisam os desenvolvimentos recentes no campo do estudo da instabilidade de fluxo desencadeada por raios cósmicos no plasma astrofísico e espacial.
“Os raios cósmicos podem ajudar a explicar aspectos de nossa galáxia desde suas menores escalas, como discos protoplanetários e planetas, até suas maiores escalas, como os ventos galácticos”, disse Alexandre Marcowith, da Universidade de Montpellier.
Até agora, os raios cósmicos eram vistos como estando um pouco separados na "ecologia" da galáxia. Mas como a instabilidade funciona bem e é mais forte do que o esperado em fontes de raios cósmicos, como remanescentes de supernovas e pulsares, essas partículas provavelmente têm muito mais impactos na dinâmica galáctica e no ciclo de formação de estrelas do que se conhecia anteriormente.
"Isso não é realmente uma surpresa, mas mais uma mudança de paradigma", disse Marcowith. "Na ciência e na astrofísica, tudo está conectado".
As ondas de choque da supernova que expandem o meio interestelar / intergaláctico "são conhecidas por acelerar os raios cósmicos e, como os raios cósmicos estão fluindo, podem ter contribuído para gerar as sementes do campo magnético necessárias para explicar as forças reais do campo magnético que observamos ao nosso redor", disse Marcowith.
Depois que a amplitude de uma onda de plasma é reduzida ou amortecida ao longo do tempo, muito parecida com a gerada por uma pedra jogada em um lago, ela aquece o gás do plasma . Enquanto isso, ajuda a espalhar os raios cósmicos.
Para que isso ocorra, as ondas precisam de comprimentos de onda da mesma ordem do raio do giroscópio dos raios cósmicos. Os raios cósmicos possuem um movimento helicoidal (espiral) em torno do campo magnético e seu raio é chamado de raio de Larmor.
"Digamos que você esteja dirigindo um carro em uma estrada sinuosa. Se o comprimento de onda for da mesma ordem do tamanho da roda, será difícil dirigir", disse Marcowith.
Os raios cósmicos são fortemente espalhados por essas ondas, e a principal instabilidade na origem dessas perturbações (ondas) é a instabilidade do fluxo associada ao movimento coletivo dos raios cósmicos.
"Existem vários campos de pesquisa em astrofísica usando técnicas numéricas semelhantes para investigar o impacto dessa instabilidade de streaming em diferentes contextos astrofísicos, como remanescentes de supernova e jatos", disse Marcowith. "Essa instabilidade e turbulência que ele cria podem ser a fonte de muitos fenômenos astrofísicos e mostra como os raios cósmicos desempenham um papel no grande circo de nossa Via Láctea".
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Mais informações: "The cosmic-ray-driven streaming instability in astrophysical and space plasmas" Physics of Plasmas , aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0013662
Fornecido pelo American Institute of Physics
https://phys.org/news/2021-08-cosmic-rays-key-galactic-dynamics.html
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os
conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration),
ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A
partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB),
como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of
State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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