Veel van de meest dramatische gebeurtenissen in het zonnestelsel - het schouwspel van het noorderlicht, de explosiviteit van zonnevlammen, en de destructieve impact van geomagnetische stormen die de communicatie en elektriciteitsnetten op aarde kunnen verstoren, worden gedeeltelijk aangedreven door een veelvoorkomend fenomeen:snelle magnetische herverbinding. In dit proces de magnetische veldlijnen in plasma - de gasachtige toestand van materie bestaande uit vrije elektronen en atoomkernen, of ionen - traan, komen weer bij elkaar en geven grote hoeveelheden energie vrij (Figuur 1).

Astrofysici vragen zich al lang af of dit mechanisme kan optreden in de kou, relatief dichte gebieden van de interstellaire ruimte buiten het zonnestelsel waar sterren worden geboren. Dergelijke gebieden zijn gevuld met gedeeltelijk geïoniseerd plasma, een mix van vrij geladen elektronen en ionen en de meer bekende neutrale, of geheel, atomen van gas. Als er in deze regio's magnetische herverbinding plaatsvindt, kan dit magnetische velden verdrijven en stervorming stimuleren.

Onderzoekers van het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Amerikaanse Department of Energy hebben een model en simulatie ontwikkeld die het potentieel voor herverbinding in de interstellaire ruimte laten zien.

"Onze modellen laten zien dat snelle herverbinding inderdaad kan plaatsvinden in gedeeltelijk geïoniseerde systemen, " zegt dr. Jonathan Jara-Almonte, een fysicus bij PPPL.

Dr. Jara-Almonte ontwikkelde een wiskundig model dat het gedrag van neutrale deeltjes toevoegt aan eerdere simulaties van volledig geïoniseerd plasma. Krachtige computers van Princeton University losten vervolgens de vergelijkingen op, die de beweging van miljarden plasmadeeltjes bepalen

Deze bevindingen kunnen helpen om te begrijpen hoe herverbinding kan verschillen tussen volledig geïoniseerd en gedeeltelijk geïoniseerd plasma, en hoe dit de vorming van sterren kan beïnvloeden. Onderzoekers zullen deze simulaties vervolgens vergelijken met magnetische herverbinding in kleinschalige laboratoriumexperimenten bij PPPL om de benaderingen die in het model worden gebruikt te valideren.