22 de octubre de 2009
NASA/ JPL
Científicos de la Universidad de Alabama en Huntsville, Estados Unidos, han desarrollado un modelo de simulación en tres dimensiones para comprender el comportamiento de las partículas cargadas en el espacio interplanetario.
Los profesores de física Dastgeer Shaikh y Gary Zank del Centro de Investigación de Plasma Espacial y Aeronomía y del Departamento de Física de la Universidad, dijeron que el modelo explica cómo varía la densidad de las partículas interplanetarias en el tiempo y en el espacio. Sorprendentemente, la distribución de la escala de tamaños de las fluctuaciones de densidad se observa que satisface una ley universal llamada el espectro de Kolmogorov.
Los investigadores observaron que el espacio interplanetario que rodea la Tierra está ocupado por partículas cargadas y sin carga con movimientos al azar. Estas partículas proceden esencialmente de las estrellas, como el Sol y otras estrellas cercanas, y se aceleran a través del espacio interplanetario. Éstas son verdaderas “micro-sondas” que nos cuentan sobre la distancia, la composición y muchos aspectos importantes de los objetos distantes cosmológicos, como las estrellas vecinas, las galaxias y masivas nubes astrofísicas.
“A partir del comportamiento de estas partículas en el espacio, es posible conocer el alcance del universo físico”, explicaron. “Proporcionamos una explicación simple de por qué la densidad de partículas debe seguir un espectro de Kolmogorov. El espacio interplanetario es como el agua o el aire que nos rodea. Las partículas cargadas están vinculadas a las cuerdas de masa menor, las líneas de campo magnético, y se mueven en el agua de forma aleatoria. Algo parecido a “la crema en una taza de café”, o a las partículas de “polvo de talco bebé” esparcidas en la superficie del agua que mueve convergiendo las partículas de polvo junto con el flujo de agua. Encontramos que estas partículas siguen un espectro de Kolmogorov. Estamos tratando de entender su movimiento estadísticamente”.
La nave espacial Voyager 2, de la NASA, que está cruzando el espacio exterior desde hace casi 30 años, ha registrado la densidad de las partículas interplanetarias provenientes del Sol hasta una distancia de hasta 100 veces la distancia entre el Sol y la Tierra. Es decir 151 millones de kilómetros multiplicados por 100. “Se encontró que la densidad de partículas varía con la distancia, siguiendo un espectro de Kolmogorov. Pero uno de los principales obstáculos en la comprensión de este espectro es la turbulencia interplanetaria que hace que la trayectoria de una partícula sea azarosa tanto en el espacio como en el tiempo”, dijeron los científicos.
El esfuerzo teórico original detrás de este modelo fue establecido en la década de 1990, por el Dr. Zank, que había presentado “una hipótesis realmente sorprendente” que relacionaba la densidad de estas partículas turbulentas con su velocidad, según el Dr. Shaikh. “Nos tomó casi 20 años para percibir computacionalmente la verdad detrás del modelo de Zank. Ejecutamos nuestro modelo computacional de alta resolución en una supercomputadora San Diego (256 procesadores) para llegar a esta conclusión. Nuestro modelo es también consistente con las observaciones de la Voyager.
Los Dres. Zank y Shaikh dijeron que es importante conocer el correcto comportamiento estadístico de la densidad de las partículas interplanetarias. “Algunas de las técnicas (como la ampliación angular) se basan en las variaciones de densidad para medir la distancia de los objetos estelares a la Tierra. La medición precisa de la densidad de materia es fundamental para determinar la ubicación exacta, la edad y composición de los cuerpos estelares”, dijeron.
Su investigación aparecerá en la edición de noviembre de la revista de la Royal Astronomical Society.
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Etiquetas: medio interplanetario, Voyager
