I raggi cosmici sono particelle subnucleari cariche che si muovono vicino alla velocità della luce, piove costantemente sulla Terra. Queste particelle sono relativistiche, come definito dalla relatività speciale di Albert Einstein, e riescono a generare un campo magnetico che controlla il modo in cui si muovono all'interno della galassia.

Il gas all'interno del mezzo interstellare è composto da atomi, per lo più idrogeno e per lo più ionizzato, il che significa che i suoi protoni ed elettroni sono separati. Mentre ti muovi all'interno di questo gas, i raggi cosmici danno il via ai protoni di fondo, che provoca un movimento collettivo dell'onda plasma simile alle increspature su un lago quando si lancia una pietra.

La grande domanda è come i raggi cosmici depositino la loro quantità di moto nel plasma di fondo che compone il mezzo interstellare. In Fisica dei Plasmi , astrofisici del plasma in Francia esaminano i recenti sviluppi nel campo dello studio dell'instabilità del flusso innescata dai raggi cosmici all'interno del plasma astrofisico e spaziale.

"I raggi cosmici possono aiutare a spiegare aspetti della nostra galassia dalle sue scale più piccole, come dischi e pianeti protoplanetari, alle sue scale più grandi, come i venti galattici, " ha detto Alexandre Marcowith, dell'Università di Montpellier.

Fino ad ora, i raggi cosmici erano visti come un po' distanti all'interno dell'"ecologia" galattica. Ma poiché l'instabilità funziona bene ed è più forte del previsto intorno alle sorgenti di raggi cosmici, come resti di supernova e pulsar, queste particelle hanno probabilmente un impatto molto maggiore sulla dinamica galattica e sul ciclo di formazione stellare rispetto a quanto precedentemente noto.

"Questa non è davvero una sorpresa, ma più di un cambio di paradigma, "Marcowith ha detto. "Nella scienza e l'astrofisica, tutto è connesso."

Le onde d'urto di supernova che espandono il mezzo interstellare/intergalattico "sono note per accelerare i raggi cosmici, e poiché i raggi cosmici stanno fluendo via, potrebbero aver contribuito a generare i semi del campo magnetico necessari per spiegare le effettive intensità del campo magnetico che osserviamo intorno a noi, " disse Marcocon.

Dopo che l'ampiezza di un'onda di plasma viene ridotta o smorzata nel tempo, molto simili a quelli generati da un sasso lanciato in un lago, riscalda il gas del plasma. Nel frattempo, aiuta a disperdere i raggi cosmici.

Perché ciò avvenga, le onde hanno bisogno di lunghezze d'onda dello stesso ordine del raggio del giroscopio del raggio cosmico. I raggi cosmici possiedono un movimento elicoidale (spirale) attorno al campo magnetico, e il suo raggio è chiamato raggio di Larmor.

"Supponiamo che tu stia guidando un'auto su una strada tortuosa. Se la lunghezza d'onda è dello stesso ordine delle dimensioni della tua ruota, sarà difficile guidare, " disse Marcocon.

I raggi cosmici sono fortemente dispersi da queste onde, e la principale instabilità all'origine di queste perturbazioni (onde) è l'instabilità di flusso associata al movimento di flusso collettivo dei raggi cosmici.

"Esistono diversi campi di ricerca in astrofisica che utilizzano tecniche numeriche simili per studiare l'impatto di questa instabilità in streaming all'interno di diversi contesti astrofisici come i resti e i getti di supernova, " ha detto Marcowith. "Questa instabilità e turbolenza che crea può essere la fonte di molti fenomeni astrofisici, e mostra come i raggi cosmici abbiano un ruolo nel grande circo della nostra Via Lattea".