Plasma, materiens joniserade tillstånd som finns i stjärnor, är fortfarande inte helt förstått, till stor del på grund av dess instabilitet. Astrofysiker har länge försökt utveckla modeller som kan redogöra för de turbulenta rörelserna inuti plasma, baserat på att observera linjeformer som avges av atomer och joner i plasma. Turbulenser detekteras vanligtvis genom observation av bredda linjer på grund av Doppler -effekten, liknande principen bakom radar.

I en ny studie publicerad i EPJ D. , Roland Stamm från CNRS och Aix-Marseille University, Frankrike, och kollegor utvecklar en iterativ simuleringsmodell som exakt förutsäger, för första gången, förändringarna av linjeformen i närvaro av stark plasmaturbulens.

I sista hand, författarna syftar till att tillhandahålla ett system för bedömning av plasmaturbulens som är giltigt för både en stjärnatmosfär och ITER -tokamaken som är utformad för att generera fusionsenergi. Linjeformer används flitigt som ett kraftfullt diagnostiskt verktyg för att upptäcka turbulenser i stabila gaser och plasma. Sedan många år tillbaka, astrofysiker har utvecklat och använt modeller som mäter effekten av turbulenta rörelser vid breddning av linjeformer på grund av Doppler -effekten. Sådana modeller används nu också för att förstå rollen som turbulenser i plasma skapas för att skörda energi från fusion.

I den här studien, författarna granskar effekterna av stark turbulens på linjeformerna när plasma utsätts för en extern energikälla, såsom en stråle av laddade partiklar. Deras modell står för effekten av ett elektriskt fält på en väteatom som utsätts för stark turbulens i en plasma och utför sedan numeriska simuleringar för olika lågdensitetsplasma, slutligen bestämma att bredden på väteledningen ökar i närvaro av stark turbulens ansluten till den externa energikällan, formad som en sekvens av solitoner. Under sådana förhållanden, linjeformerna visar närvaron av vågor som pendlar vid plasmafrekvensen. Elektrostatiska vågor upplever en cykel under vilken de stiger till mycket höga intensiteter innan de försvinner och reformeras, dra energi från förarstrålen.