E5 Fisica del Plasma Astrofisico

Tópico

El protagonista de este modelo es el plasma astrofísico, un gas completamente ionizado en el que los electrones y los iones se mueven libremente bajo la acción de campos electromagnéticos, gobernados en todo momento por la fuerza de Lorentz.

La frecuencia de plasma es la frecuencia propia con la que ese plasma astrofísico oscila de forma colectiva, cuando sus electrones se desplazan frente a sus iones y luego regresan hacia ellos. Que la frecuencia propia de una radiación caiga por debajo de esa frecuencia de plasma hace que esa radiación no pueda propagarse en absoluto a través del plasma, de modo que el propio plasma actúa como un verdadero blindaje que corta el paso a toda radiación de frecuencia demasiado baja.

El radio de Larmor determina, dentro de ese mismo plasma astrofísico, cuánto se curva la trayectoria de una partícula cargada al atravesar un campo magnético: los rayos cósmicos, por ejemplo, describen dentro del campo magnético de la propia galaxia radios de curvatura del orden de un pársec. Que ese radio de Larmor sea el que gobierna la curvatura de cada trayectoria hace que el propio campo magnético de la galaxia termine imponiendo, partícula cargada por partícula, la forma exacta que traza cada una de ellas a su paso por el plasma.

La longitud de Debye es la escala a partir de la cual ese mismo plasma logra apantallar una carga externa: a escalas mayores que esa longitud de Debye el plasma se comporta como si fuera eléctricamente neutro en su conjunto, mientras que a escalas menores las cargas individuales de sus electrones e iones todavía se distinguen unas de otras. Que la longitud de Debye separe esos dos comportamientos hace que un mismo plasma astrofísico pueda comportarse, según la escala a la que se lo observe, como un medio neutro o como un conjunto de cargas individuales perfectamente distinguibles.

La frecuencia ciclotrón es, por su parte, la frecuencia de giro de una partícula cargada en torno a las líneas del campo magnético que atraviesa ese plasma, y hace que la emisión ciclotrónica —o sincrotrónica, en el límite relativista— ocurra precisamente en múltiplos de esa misma frecuencia de giro. Así, desde el plasma astrofísico con el que arranca este documento hasta esa emisión ciclotrónica y sincrotrónica con la que termina, pasando por la frecuencia de plasma, el radio de Larmor y la longitud de Debye, la física del plasma astrofísico hace que un mismo gas ionizado responda de manera distinta según la escala, la frecuencia o el campo magnético con el que se lo mida.

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