Simulação da turbulência na galáxia não saiu de acordo com as teorias

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/09/2025

A simulação - ampliada para um pequeno pedaço do meio interestelar da Via Láctea - revela movimentos caóticos de plasma de altíssima resolução que regulam a formação de estrelas, a formação de estruturas e o campo magnético nas escalas galácticas.
[Imagem: ESA/Webb/NASA/CSA, J. Lee/PHANGS-JWST/J. Schmidt/J. Beattie]

Turbulência magnetizada

As maiores simulações de turbulência magnetizada já realizadas no mundo permitiram medir - com precisão sem precedentes - como a energia turbulenta se move em uma vasta gama de escalas.

E os resultados não bateram com as teorias científicas aceitas há décadas.

Das ondas do mar aos rastros esfumaçados de um avião, a turbulência está em toda parte. Ela quebra ondas grandes em ondas menores no oceano, mas também é onipresente no Universo, moldando o comportamento do plasma, dos campos magnéticos, das estrelas e dos agrupamentos de galáxias. No entanto, mesmo tão disseminada, a turbulência continua sendo um dos maiores problemas não resolvidos da física.

Ao simular turbulências em escala galáctica com elevado nível de detalhamento, James Beattie e seus colegas descobriram desvios significativos dos resultados em relação aos modelos que norteiam a teoria astrofísica há décadas. Esses desvios podem mudar o modo como os cientistas explicam a estrutura turbulenta da galáxia, o transporte de partículas de alta energia e até mesmo o nascimento das estrelas.

Por exemplo, a simulação mostrou explicitamente que os campos magnéticos alteram o modo como a energia flui em cascata pelo espaço entre as estrelas em nossa galáxia - conhecido como meio interestelar - suprimindo movimentos de pequena escala e intensificando perturbações ondulatórias conhecidas como ondas de Alfvén.

Em termos mais práticos, compreender e modelar adequadamente a turbulência e a produção de partículas altamente energéticas pode lançar luzes sobre como navegar com segurança no espaço, em um momento em que os voos espaciais comerciais estão crescendo e voltando a atrair o interesse da população.

Um instantâneo da dança caótica entre plasma e campos magnéticos na turbulência magnetizada, o tipo de turbulência encontrada em toda a nossa galáxia.
[Imagem: James Beattie]

Compreensões

Ainda não existe uma estrutura matemática completa para prever como a energia se move de grandes para pequenas escalas, seja através dos oceanos, na atmosfera ou através do plasma e da poeira entre as estrelas.

No espaço, o problema é ainda mais complexo do que na Terra devido à magnetização, exigindo vastos recursos computacionais para a modelagem. O trabalho da equipe contou com o equivalente a 140.000 computadores funcionando em paralelo.

"A pesquisa tem implicações para a previsão e o monitoramento do clima espacial, a fim de melhor compreender o ambiente de plasma ao redor de satélites e futuras missões espaciais, e também a aceleração de partículas altamente energéticas, que danificam tudo e podem colocar em risco os seres humanos no espaço.

"Muitas dessas questões fundamentais sobre a turbulência do plasma são objeto de missões agora lançadas pela NASA e têm implicações para a compreensão da origem dos campos magnéticos cósmicos. Simulações como essas nos dão insights sobre como interpretar medições feitas por satélite e em terra", disse Amitava Bhattacharjee, membro da equipe.

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