L'image de la caméra rapide montre le plasma pendant la reconnexion magnétique avec des lignes de champ rendues en blanc. Les lignes blanches horizontales représentent les lignes de champ magnétique convergentes avant la reconnexion ; les lignes blanches verticales sortantes représentent les lignes de champ magnétique après reconnexion. Crédit :Jongsoo Yoo
Bon nombre des événements les plus dramatiques du système solaire - le spectacle des aurores boréales, l'explosivité des éruptions solaires, et l'impact destructeur des tempêtes géomagnétiques qui peuvent perturber les communications et les réseaux électriques sur Terre, sont en partie dus à un phénomène commun :la reconnexion magnétique rapide. Dans ce processus, les lignes de champ magnétique dans le plasma - l'état de la matière semblable à un gaz composé d'électrons libres et de noyaux atomiques, ou des ions - déchirure, se regroupent et libèrent de grandes quantités d'énergie (Figure 1).
Les astrophysiciens se demandent depuis longtemps si ce mécanisme peut se produire dans le froid, régions relativement denses de l'espace interstellaire en dehors du système solaire où naissent les étoiles. De telles régions sont remplies de plasma partiellement ionisé, un mélange d'électrons et d'ions chargés libres et du neutre plus familier, ou entier, atomes de gaz. Si une reconnexion magnétique se produit dans ces régions, elle pourrait dissiper les champs magnétiques et stimuler la formation d'étoiles.
Des chercheurs du Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) du département américain de l'Énergie ont développé un modèle et une simulation qui montrent le potentiel de reconnexion dans l'espace interstellaire.
"Nos modèles montrent qu'une reconnexion rapide peut effectivement se produire dans des systèmes partiellement ionisés, " dit le Dr Jonathan Jara-Almonte, un physicien à PPPL.
Le Dr Jara-Almonte a développé un modèle mathématique qui ajoute le comportement des particules neutres aux simulations précédentes de plasma entièrement ionisé. De puissants ordinateurs de l'Université de Princeton ont ensuite résolu les équations, qui déterminent le mouvement de milliards de particules de plasma
Ces résultats peuvent aider à comprendre comment la reconnexion peut différer entre le plasma entièrement ionisé et partiellement ionisé, et comment cela pourrait affecter la formation des étoiles. Les chercheurs compareront ensuite ces simulations avec la reconnexion magnétique dans des expériences de laboratoire à petite échelle au PPPL pour valider les approximations utilisées dans le modèle.
