Raios Cósmicos – de Remanescentes de Supernovas e Pulsares – Podem ser o Segredo para Compreender a Dinâmica Galáctica
Raios cósmicos rápidos originados de resíduos de supernovas e pulsares provavelmente influenciam a dinâmica galáctica e o desenvolvimento de estrelas muito mais do que se reconhecia anteriormente.
Os raios cósmicos são partículas subnucleares carregadas que se movem perto da velocidade da luz, chovendo regularmente na Terra. Essas partículas são relativísticas, conforme definido pela relatividade especial de Albert Einstein, e conseguem criar um campo magnético que regula a maneira como se deslocam dentro da galáxia.
O gás no meio interestelar é composto de átomos, principalmente hidrogênio e principalmente ionizados, o que implica que seus prótons e elétrons estão divididos. Enquanto se movem dentro desse gás, os raios cósmicos dão início aos prótons de fundo, que desencadeiam uma atividade de onda de plasma coletiva semelhante às ondulações em um lago quando você joga uma pedra.
A grande questão é exatamente como os raios cósmicos depositam seu momento no plasma de fundo que compõe o meio interestelar. Em Physics of Plasmas, da AIP Publishing, astrofísicos de plasma na França revisam os avanços recentes no estudo da instabilidade de fluxo ativada por raios cósmicos no plasma astrofísico e espacial.
“Os raios cósmicos podem ajudar a discutir aspectos da nossa galáxia desde suas menores faixas, como discos e planetas protoplanetários, até suas maiores escalas, como os ventos galácticos”, afirmou Alexandre Marcowith, da Universidade de Montpellier.
Até agora, os raios cósmicos eram considerados um pouco separados dentro de uma “ecologia” de galáxia. No entanto, uma vez que a instabilidade funciona bem e é mais forte do que o esperado em fontes de raios cósmicos, como resíduos de supernovas e pulsares, essas partículas provavelmente têm muito mais influência na dinâmica galáctica e no ciclo de desenvolvimento das estrelas do que anteriormente reconhecido.
“Este não é realmente um choque, no entanto, ainda mais uma mudança padrão”, afirmou Marcowith. “Na ciência e também na astrofísica, cada pequena coisa está ligada.”
Ondas de choque de supernova que expandem o meio interestelar / intergaláctico “são reconhecidas por acelerar os raios cósmicos e, como os raios cósmicos estão fluindo, podem ter promovido a produção de sementes de campo magnético essenciais para esclarecer as reais forças do campo magnético que observamos ao nosso redor”, disse Marcowith.
Depois que a amplitude de uma onda de plasma é diminuída ou amortecida ao longo do tempo, assim como aquelas criadas por uma rocha lançada em um lago, ela aquece o gás de plasma. Ao mesmo tempo, auxilia na difusão dos raios cósmicos.
As ondas requerem comprimentos de onda da mesma ordem que o raio do giroscópio dos raios cósmicos para que isso aconteça. Os raios cósmicos têm um movimento helicoidal (espiral) em torno do campo magnético e seu raio é chamado de raio de Larmor.
“Digamos que você esteja dirigindo em uma estrada sinuosa. Se o comprimento de onda for da mesma ordem que a dimensão da roda, será difícil dirigir”, disse Marcowith.
Essas ondas espalham raios cósmicos altamente. A principal instabilidade no início dessas perturbações (ondas) é a instabilidade de fluxo relacionada ao movimento de fluxo coletivo dos raios cósmicos.
“Existem várias áreas de pesquisa em astrofísica usando técnicas numéricas comparáveis para examinar a influência dessa instabilidade de fluxo em vários contextos astrofísicos, como resíduos de supernova e jatos”, afirmou Marcowith. “Essa instabilidade e turbulência que ele desenvolve pode ser a fonte de várias sensações astrofísicas e mostra como os raios cósmicos contribuem no imenso circo da nossa Via Láctea.”
Referência: “A instabilidade de streaming conduzida por raios cósmicos em plasmas astrofísicos e espaciais” por A. Marcowith, AJ van Marle e I. Plotnikov, 24 de agosto de 2021, Física dos Plasmas .
DOI: 10.1063 / 5.0013662
