Si no vieron Alien (1979), dirigida por Ridley Scott, dejen de estudiar para esta materia y vean la película (y no se preocupen por ver ninguna de las secuelas). Más tarde hablamos de física. Aún hoy, más de 40 años después de su estreno, Alien sigue siendo revolucionaria en la concepción y el diseño de la criatura, en su narrativa, en su manejo de los géneros del terror y la ciencia ficción, y en el uso de la cámara y los espacios para crear sensación de claustrofobia.
En el espacio nadie te escucha gritar, decía el lema de Alien. Porque en el espacio no hay sonido. Pero hay campos magnéticos. En casi todos lados. Los planetas (incluida la Tierra) tienen campos magnéticos. Las estrellas (incluido nuestro Sol) tienen campos magnéticos. Las galaxias tienen campos magnéticos. Y hasta el medio intergaláctico tiene campo magnético, como se ve en esta imágen que muestra una reconstrucción del campo magnético en el entorno de la galaxia espiral NGC 4217 (el disco de la galaxia se ve de canto en el centro de la imágen, y las lineas blancas corresponden a las lineas del campo reconstruidas a partir de la observación de la polarización de la radiación emitida por las partículas en el plasma en el entorno de la galaxia):
La intensidad de los campos magnéticos en el universo va desde los cientos o miles de gauss (en estrellas), hasta los microgauss (en galaxias), pasando por campos magnéticos cercanos a 1 gauss en la superficie de la Tierra. Las capas más externas de nuestro planeta y el medio interplanetario están plagados de fenómenos magnéticos, como la propagación de ondas de Alfvén, cuya predicción le valieron a Hannes Alfvén el premio Nobel en 1970.
¿Cuál es el origen de estos campos? Tomemos el caso de la Tierra. El campo magnético no se puede deber a un imán permanente: el núcleo terrestre es una mezcla conductora de cadmio y níquel en estado líquido a una temperatura mayor a la temperatura de Curie, a la cual los materiales magnéticos pierden su magnetización (lo mismo ocurre en el interior de las estrellas, y en las galaxias donde el medio conductor es el gas ionizado que está en un estado desordenado). Tampoco puede el campo magnético ser primigenio: si el campo magnético de la Tierra hubiera quedado atrapado en el núcleo al momento de su formación, hoy ya se habría disipado por disipación Ohmica asociada a la resistividad eléctrica del medio (en escalas astronómicas más grandes hay razones por las que el universo tampoco puede haber tenido un campo magnético primigenio muy intenso, que tienen que ver con la isotropía que observamos hoy en el espacio).
Como resultado, el campo magnético de la Tierra, del Sol, y de las galaxias deber ser creado y sostenido en el tiempo por inducción magnética. Es decir, por un dínamo similar al que genera electricidad en una bicicleta para prender las luces, convirtiendo energía mecánica en electromagnética por el proceso de inducción. El dínamo en el núcleo terrestre, el Sol y las galaxias convierte la energía cinética del movimiento del medio conductor en energía magnética, amplificando exponencialmente el campo. En todos estos sistemas la ecuación de Faraday para el campo magnético B en la aproximación cuasiestacionaria, teniendo en cuenta el movimiento del medio conductor que se mueve con velocidad u, se escribe como
donde η es la difusividad magnética del medio. El primer término a la derecha, proporcional a u, corresponde a la inducción de campo magnético por el movimiento del conductor, y en muchas situaciones amplifica al campo B. El segundo término es de difusión y resulta en la disipación Ohmica del campo. Cuando el movimiento del conductor es lo suficientemente intenso (como suele ocurrir en geofísica y astrofísica) el primer término domina sobre el segundo y el sistema (el núcleo terrestre, o la convección en una estrella, o el movimiento de una galaxia) sostiene un campo magnético intenso contra la disipación.
En nuestro grupo de investigación llevamos adelante (entre otras cosas) varias líneas de investigación en temas de física espacial y astrofísica, y sobre la generación de campos magnéticos en planetas y estrellas. Los que tengan curiosidad por saber qué cosas hacemos pueden mirar las páginas del grupo y seguir algunos de los links en ellas:
Además Nahuel Andrés (@nahuelgandalf), Ayudante de Primera en la materia, también trabaja en temas relacionados con la dinámica de campos electromagnéticos en física espacial, en muchos casos en colaboración cercana con nuestro grupo de investigación. Los que tengan curiosidad por conocer en qué trabaja Nahuel pueden mirar este trabajo sobre dinámica de ondas en el medio interplanetario (un trabajo teórico y numérico que incluyen las ondas de Alfvén mencionadas más arriba, publicado en Physics of Plasmas), o este trabajo sobre turbulencia en el medio interplanetario en el entorno de Marte (un trabajo con mayor énfasis en el análisis de datos obtenidos con sondas espaciales, publicado en The Astrophysical Journal). Y en el Departamento de Física Esteban Calzetta también hace investigación en temas afínes, especialmente en el problema de la generación de campos magnéticos en el universo temprano.
