Un nou scenariu pentru tinerii Star Dynamos
Pământul are un câmp magnetic și, din fericire! Acest lucru acționează într-adevăr ca un scut care ne protejează de bombardarea constantă de particule de vânt solar. Dar nu este singurul corp ceresc în acest caz: Soarele are și propriul său câmp magnetic, la fel ca multe planete, stele și galaxii. Originea și persistența acestor câmpuri magnetice astrofizice pun încă multe întrebări fundamentale.
Prin urmare, există un mecanism în lucru în unele corpuri astrofizice pentru a menține acest câmp magnetic în ciuda disipării prin efectul Joule. Și știm că acest mecanism are o dinamică complicată: migrația în timp a Polului Nord magnetic indicată de busolă, inversările Nord-Sud pe care le-a suferit câmpul magnetic în trecut și de care rocile vulcanice au urmărit., dar și în cazul Soarelui activitatea fluctuantă a petelor solare (deja observată de Galileo!) ... toate aceste elemente sunt atât de multe semnături ale complexității procesului.
Timp de aproximativ un secol, ipoteza adoptată de fizicieni a fost aceea a unui câmp magnetic menținut de efectul dinam în multe corpuri cerești c. Un pic ca o dinamă de bicicletă, care transformă energia mecanică asociată cu mișcarea roților în energie electrică! Dar în planete sau stele, sau în mediul galactic, sursa de energie mecanică provine din mișcările unui fluid electric conducător - metal lichid sau plasmă, de exemplu -, aceste mișcări putând fi influențate de câmpul magnetic pe care îl mențin (ceea ce evident nu se aplică bicicletei).
Într-adevăr, un câmp magnetic și un flux de fluid electric conductor suferă o evoluție cuplată, descrisă de ecuațiile magnetohidrodinamicii. Câmpul magnetic acționează prin forța lui Laplace asupra mișcărilor fluidului care transportă sarcini electrice, în timp ce acestea induc curenți electrici care, la rândul lor, pot regenera câmpul magnetic. Însă pentru ca procesul să se autosusțină, cu alte cuvinte, astfel încât câmpul magnetic să poată fi menținut în ciuda disipării prin efectul Joule, mișcările fluidului trebuie să fie favorabile, ceea ce înseamnă, în practică, că ambele trebuie să fie suficient de complicate. și suficient de puternic pentru a permite dinamului să funcționeze.
Deci, de unde vin aceste mișcări „complicate și viguroase”? Din păcate, este foarte dificil să demonstrezi teoretic un flux capabil să genereze o dinamă. În stele și planete, scenariile cele mai studiate invocă o agitare prin convecție a unui înveliș fluid fluid conductiv, indiferent dacă este un miez de metal lichid, o atmosferă de hidrogen metalic sau chiar plasma unei stele: fluidul, mai cald și mai ușor ca adâncime, s-ar ridica spre suprafață, apoi s-ar răci și ar cădea înapoi sub formă de pene. Simulările numerice tind să arate că aceste mișcări de convecție ar putea într-adevăr să mențină într-o coajă sferică rotativă câmpuri magnetice similare morfologic cu cele ale Pământului, Jupiterului sau Soarelui.
Cu toate acestea, modelele de dinamo convective se confruntă cu un anumit număr de limitări: prezența incertă a convecției în interiorul planetei, incompatibilitatea cu anumite corpuri astrofizice de dimensiuni prea mici (cum ar fi lunile lui Jupiter Io și Ganymede sau chiar Luna primitivă), dificultate în a ține cont de marea diversitate a câmpurilor magnetice stelare observate (de exemplu, cum să explicăm diferența enormă a intensității câmpului magnetic între stelele masive?) ... Toate aceste motive ajută la motivarea căutării unor scenarii alternative pentru „apariția unui dinam în geometrie sferică, fără a recurge la ipoteza convecției.