Plasmas Astrofísicos

sunspot-plasma-loop

El plasma es un estado de la materia en el que protones y electrones están fundamentalmente libres. Asimismo la materia se mantiene globalmente neutra en cuanto a la cantidad de cargas eléctricas. La existencia de este estado es posible para configuraciones de partículas con alta energía y/o baja densidad lo que previene que las partículas se liguen nuevamente. El plasma es el estado de la materia observable que más abunda en el Universo (99%), ya sea por los grandes volúmenes del mismo o debido a las altas energías involucradas en los procesos astrofísicos.

Las partículas cargadas en movimiento generan campos electromagnéticos que a su vez interactúan con su propia distribución de cargas haciendo que su dinámica sea altamente no lineal y completamente diferente al estado de la materia no cargada, como usualmente la conocemos.

La corona solar, por ejemplo, es un medio altamente magnetizado en el que algunas de las estructuras que se observan, como las prominencias y filamentos, pueden sostener su estabilidad por tiempos relativamente largos sobre la superficie del Sol (del orden de varios días o del mes). La imagen de arriba muestra el momento en que una prominencia pierde su estabilidad y se eyecta al medio interplanetario. Los cronógrafos también permiten observar  arcos magnéticos debido a que la radiación del plasma contenido en ellos traza la forma y curvatura local del campo. Se describen en ellos distinto tipo de ondas e inestabilidades como procesos asociados a la aceleración de partículas y su emisión,.

A otras escalas astronómicas, en el Universo hay una extensa red de paredes y filamentos que conectan entre sí regiones densas aislando a su vez regiones de vacı́os cosmológicos subdensos, teniendo todas estas estructuras también campos magnéticos. La evolución de las paredes y filamentos es tal que aún no han perdido toda la información sobre las condiciones primigenias, lo que los convierte en un lugar ideal para investigar el origen de los campos magnéticos.

Por otro lado, las características del colapso gravitatorio y la correspondiente dinámica de las regiones de más alta densidad son tales que desalientan la posibilidad de hallar allí evidencias sobre la magnetogénesis. Sin embargo es en estos lugares donde podemos aprender acerca de los procesos de dínamo que actúan, y de este modo poder explicar las propiedades magnéticas actuales.

En el grupo de plasmas astrofísicos se realizan modelos y simulaciones numéricas para describir la configuración y la dinámica de los distintos fenómenos descritos anteriormente. Ejemplos de ellos son el análisis del tipo de modos de oscilación y su estabilidad en manchas, arcos magnéticos y prominencias; la formación de vacíos de plasma que persisten en el tiempo debido a la interacción de ondas no lineales; la formación de ondas de choque muy energéticas, capaces de barrer material de la cromosfera a lo largo de todo un cuadrante solar y excitar oscilaciones de prominencias quiescentes y el modelado observacional de eyecciones coronales de masa, de gran importancia para el estudio del clima espacial; simulaciones numéricas para estudiar procesos no-lineales que llevan a la amplificación y distribución de campos durante la formación de estructuras cósmicas.

Los modelos teóricos que se desarrollan e implementan numéricamente son confrontados con observaciones, tanto del Sol como de galaxias.


Integrantes

Mariana Cécere – Andrea Costa – Valeria Sieyra – Matías Schneiter – Federico Stasyszyn – Carolina Villarreal D’Angelo – Ernesto Zurbriggen