Plasma, lo stato ionizzato della materia che si trova nelle stelle, non è ancora del tutto compreso, in gran parte a causa della sua instabilità. Gli astrofisici hanno cercato a lungo di sviluppare modelli in grado di spiegare i moti turbolenti all'interno del plasma, basato sull'osservazione delle forme delle linee emesse da atomi e ioni nel plasma. Le turbolenze vengono tipicamente rilevate attraverso l'osservazione di linee allargate dovute all'effetto Doppler, simile al principio alla base del radar.
In un nuovo studio pubblicato su EPJ D , Roland Stamm del CNRS e dell'Università di Aix-Marseille, Francia, e colleghi sviluppano un modello di simulazione iterativo che prevede con precisione, per la prima volta, le modifiche alla forma della linea in presenza di forte turbolenza del plasma.
In definitiva, gli autori mirano a fornire un sistema per valutare la turbolenza del plasma che sia valido sia per un'atmosfera stellare che per il tokamak ITER progettato per generare energia da fusione. Le forme delle linee sono ampiamente utilizzate come potente strumento diagnostico per rilevare le turbolenze in gas e plasmi stabili. Da molti anni ormai, gli astrofisici hanno sviluppato e impiegato modelli che misurano l'effetto dei moti turbolenti nell'allargamento delle forme delle linee a causa dell'effetto Doppler. Tali modelli vengono ora utilizzati anche per comprendere il ruolo delle turbolenze nei plasmi creati per raccogliere energia dalla fusione.
In questo studio, gli autori esaminano gli effetti di una forte turbolenza sulle forme delle linee quando il plasma è sottoposto a una fonte di energia esterna, come un fascio di particelle cariche. Il loro modello tiene conto dell'effetto di un campo elettrico su un atomo di idrogeno soggetto a forte turbolenza all'interno di un plasma. Successivamente eseguono simulazioni numeriche per vari plasmi a bassa densità, determinando infine che la larghezza della linea dell'idrogeno aumenta in presenza di forti turbolenze legate alla fonte di energia esterna, come una sequenza di solitoni. In tali condizioni, le forme delle linee mostrano la presenza di onde oscillanti alla frequenza del plasma. Le onde elettrostatiche sperimentano un ciclo durante il quale salgono a intensità molto elevate prima di dissiparsi e riformarsi, traendo energia dal raggio autista.
