El Plasma en el Espacio interestelar

Sí, hemos tenido la suerte de venir a caer a un planeta de agua y rocas, y, aunque el plasma se deja ver, lo hace tímidamente, no causa temor. Se sabe que el 99 % de la materia visible en el Universo se encuentra en estado de plasma. Solo nosotros tenemos suerte viviendo en nuestra Tierra, la cual pertenece a ese uno por ciento de otros estados de la materia. Pero incluso en nuestra Tierra encontramos plasma: en los canales de los rayos, en la ionósfera, en las auroras o brillos polares y en la magnetosfera de la Tierra. En el sistema solar el plasma se encuentra en el viento solar, en la magnetósfera de los planetas y cometas. Alrededor de Júpiter y Saturno tenemos incluso plasma que forma toroides gigantescos. El mismo Sol y el resto de las estrellas son gigantescas bolas de plasma y tales fenómenos como son las manchas solares, espículas, erupciones de la cromosfera y protuberancias pertenecen a las manifestaciones plasmáticas típicas. No solo las estrellas, sino que una buena parte de las nebulosas en las galaxias esta compuesta de plasma.

Acaso el más sublime espectáculo de la Tierra sea contemplar las auroras que se forman en los Polos debido a la interacción del plasma solar y las partículas de aire; este espectáculo, al menos en magnitud, palidece con las auroras de Júpiter.

En las nebulosas de nueva cuenta observamos manifestaciones plasmáticas: filamentación producida por los campos eléctricos y magnéticos, aceleración de partículas a una marcada energía y radiación luminosa (en distintas longitudes de onda) resultado de distintos mecanismos. En la cercanía del centro de nuestra galaxia se han observado extensos filamentos de plasma, con longitudes de alrededor de 250 años luz, perpendiculares al plano de nuestra galaxia. En el resto de las galaxias se encuentran formaciones similares, sean estas las que se siguen hasta los núcleos de las galaxias activas.

Pequeña Nube de Magallanes.

Galaxias cercanas están unidas por puentes de plasma conductores de corriente eléctrica (por ejemplo nuestra Via Láctea con las Nubes Magallánicas). Las expulsiones de materia y energía características de los cuasares y los núcleos activos de galaxias son de nuevo formaciones de plasma y la estructura de radio de fondo, que con frecuencia se observa en estos objetos, tiene su origen en las propiedades del plasma. Las simulaciones numéricas de los últimos años muestran que probablemente los fenómenos del plasma deberían tener un rol dominante en la formación de estrellas a partir de la creación de la nube protoestelar, posibilitando la creación de los glóbulos primarios sin tener que cumplimentar el criterio de Jeans en cuanto al tamaño mínimo de la nebulosa e incluso sin una onda “iniciadora” de choque de alguna supernova cercana.

Aparte de los tres familiares estados de la materia que más conocemos: sólido, líquido y gaseoso, también están el Plasma y el Condensado de Bose-Einstein. El plasma es un estado de gas ionizado donde los átomos y moléculas que lo componen han perdido gran parte de sus electrones. Está compuesto por electrones, cationes (iones con carga positiva) y neutrones.

En 1920, Santyendra Nath Bose desarrolló una estadística mediante la cual se estudiaba cuándo dos fotones debían ser considerados como iguales o diferentes. Envió sus estudios a Albert Einstein, con el fin de que le apoyara a publicar su novedoso estudio en la comunidad científica y, además de apoyarle, Einstein aplicó lo desarrollado por Bose a los átomos. Predijeron en conjunto el quinto estado de la materia en 1924.

No todos los átomos siguen las reglas de la estadística de Bose-Einstein. Sin embargo, los que lo hacen, a muy bajas temperaturas, se encuentran todos en el mismo nivel de energía.

De la misma manera las simulaciones numéricas muestran, que los brazos espirales de las galaxias pueden ser resultado de la interacción electromagnética y campos magnéticos globales y de ninguna manera son solo manifestaciones gravitacionales. Actualmente es seguro también que las partículas naturalmente más energéticas, las cuales son observadas en la radiación cósmica de fondo, fueron aceleradas  en filamentos espaciales de plasma con doble capa eléctrica (fotones remanentes de la gran explosión, también conocidos como Radiación Cósmica de fondo en Microondas o CMBR por sus siglas en inglés). El Universo no es solamente interacción gravitacional, tal y como habíamos pensado hasta hace poco tiempo. En la formación del Universo contribuyen en la misma medida la interacción electromagnética y sus diversas manifestaciones. Con la introducción de los estudios de rayos X hemos llegado literalmente a un ataque de la física del plasma al estudio de nuestro Universo.

             Las mnanifestaciones de plas en el Universo son… inmensas

El Plasma puede ser producido en distintos medios y regiones del Universo, incluso aquí en la Tierra aparece de vez en cuando cuando las condiciones así lo hace posible.  Para el humano, el ejemplo que quizá sea más conocido sobre plasma, es el canal conductor de los rayos o relámpagos. Los parámetros típicos del rayo son:

• Diámetro del canal conductor ~ 5 cm
• Longitud del canal ~ 3 km
• Corriente ~ 200 kA
• Temperatura ~ 30 000 K
• Duración ~ 10⁻⁴ s
• Velocidad de movimiento ~ 0,1 c  (o sea 30 000 km·s⁻¹)
• Energía ~ 6×10⁸ J
• Área de condensación de carga ~ 3 000 km³

En otros planetas nos encontramos con rayos incluso más grandes: en Venus los rayos tienen una energía total de 2×10¹⁰ J y en Júpiter hasta 3×10¹² J. Los filamentos de plasma están en los remanentes de supernovas y en otras muchas Nebulosas además de en todas las estrellas del firmamento galáctico del Universo.

Claro que, también encontramos plasma en otros lugares del Universo y, como en el caso de arriba, forman parte de un conjunto que no podemos explicar…del todo. El capricho de la Naturaleza ha “construido” este original y simétrico conjunto que hace las delicias de los astrónomos que tratan de averiguar los mecanismos ahí presentes para conformar ese cuadro.

Lo dicho…¡Lo que no esté en el Universo!

emilio silvera

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