Molti degli eventi più drammatici nel sistema solare:lo spettacolo dell'aurora boreale, l'esplosività dei brillamenti solari, e l'impatto distruttivo delle tempeste geomagnetiche che possono interrompere le comunicazioni e le reti elettriche sulla Terra, sono in parte guidati da un fenomeno comune:la rapida riconnessione magnetica. In questo processo le linee del campo magnetico nel plasma, lo stato gassoso della materia costituito da elettroni liberi e nuclei atomici, o ioni—lacrima, tornano insieme e rilasciano grandi quantità di energia (Figura 1).

Gli astrofisici si sono a lungo interrogati sul fatto che questo meccanismo possa verificarsi al freddo, regioni relativamente dense dello spazio interstellare al di fuori del sistema solare dove nascono le stelle. Tali regioni sono piene di plasma parzialmente ionizzato, un mix di elettroni e ioni carichi liberi e il più familiare neutro, o intero, atomi di gas. Se la riconnessione magnetica si verifica in queste regioni, potrebbe dissipare i campi magnetici e stimolare la formazione stellare.

I ricercatori del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno sviluppato un modello e una simulazione che mostrano il potenziale per la riconnessione nello spazio interstellare.

"I nostri modelli mostrano che la riconnessione rapida può effettivamente verificarsi in sistemi parzialmente ionizzati, " dice il dottor Jonathan Jara-Almonte, un fisico al PPPL.

Il Dr. Jara-Almonte ha sviluppato un modello matematico che aggiunge il comportamento delle particelle neutre alle precedenti simulazioni di plasma completamente ionizzato. I potenti computer della Princeton University hanno quindi risolto le equazioni, che determinano il moto di miliardi di particelle di plasma

Questi risultati possono aiutare a guidare la comprensione di come la riconnessione può differire tra plasma completamente ionizzato e parzialmente ionizzato, e come potrebbe influenzare la formazione delle stelle. I ricercatori confronteranno poi queste simulazioni con la riconnessione magnetica in esperimenti di laboratorio su piccola scala al PPPL per convalidare le approssimazioni utilizzate nel modello.