항아리 속의 작은 태양이 태양 플레어에 빛을 비추고 있습니다.

램스 스키바

Seth Putterman은 국가 안보상의 이유로 플라즈마 거동을 연구하기 시작했습니다. 매우 빠른 극초음속 미사일은 주변 공기를 가열하고 이온화하며 플라즈마라고 불리는 하전 입자 구름을 형성합니다. 이는 전파를 흡수하여 지상에 있는 운용자가 미사일과 통신하는 것을 어렵게 만듭니다. 이 문제는 Putterman이 해결하려고 했던 문제였습니다. 그러다가 그에게 이런 생각이 들었습니다. 동일한 플라즈마 물리학이 우리 태양에도 적용됩니다.

UCLA 과학자와 그의 동료들은 이제 Putterman이 "병 속의 태양"이라고 부르는 플라즈마로 채워진 1.2인치 유리 공을 만들어 태양 플레어를 생성하는 것과 같은 프로세스를 모델링하는 데 사용했습니다. 이는 때때로 궤도의 위성과 지상의 전력망에 큰 피해를 줄 수 있는 고속 플라즈마 덩어리의 방출을 동반하는 폭발적인 에너지 폭발입니다. "우리가 만들고 있는 단계는 우주 기상의 전조에 대한 경고와 결정이 있을 수 있도록 모델링에 영향을 미칠 것입니다."라고 그들의 실험을 설명하는 Physical Review Letters의 연구 수석 저자인 Putterman은 말합니다.

태양은 기본적으로 회전하고 전기를 띤 가스 입자(주로 전자와 전자가 제거된 수소 원자)로 구성된 소용돌이치는 플라즈마 지옥입니다. (항성 플라즈마는 토카막 핵융합로에 사용되는 저밀도 플라즈마와 약간 다릅니다.) 연구자들은 특히 특히 큰 플라즈마 덩어리가 지구를 향해 발사되는 경우 태양 플레어를 더 잘 이해하려고 오랫동안 노력해 왔습니다.

연구팀의 실험은 부분적으로 이온화된 유황 가스를 유리 전구 안에 넣은 다음 전자레인지에 사용되는 것과 유사한 저주파 마이크로파로 충격을 가하여 가스를 여기시켜 화씨 약 5,000도까지 가열하는 것으로 시작되었습니다. 그들은 마이크로파의 30kHz 펄스가 뜨거운 가스를 수축시키는 압력을 가하는 음파를 설정한다는 것을 발견했습니다. 이 음파 압력은 일종의 "음향 중력"을 생성하고 유체가 마치 태양의 구형 중력장 내에 있는 것처럼 움직이게 합니다. (실험의 중력장은 지구보다 약 1,000배 더 강합니다.) 이는 따뜻한 유체가 상승하고 더 차갑고 밀도가 높은 유체가 유리구의 중심으로 가라앉는 과정인 플라즈마 대류를 생성합니다. 이런 방식으로 팀은 일반적으로 별 내부에서 발견되는 구형 대류와 유사한 것을 생성하는 지구상 최초의 사람들이 되었습니다.

그들의 프로젝트는 극초음속 차량에 대한 응용으로 인해 국방부의 첨단 연구 기관인 DARPA에서 처음 자금을 지원 받았습니다. 그러다가 우주 기상이 항공기와 우주선을 방해할 수 있기 때문에 공군 연구소의 지원을 얻었습니다. 그러나 천문학자들은 이것이 태양의 행동에 대한 근본적인 것을 우리에게 말해 줄 수도 있다고 생각합니다. "진정한 의미는 실험실에서 태양 대류를 시뮬레이션하기 시작하여 신비한 태양 주기에 대한 통찰력을 얻는 것이라고 생각합니다."라고 대학 우주 기상 기술, 연구 및 교육 센터의 전무이사인 Tom Berger는 말합니다. 연구에 참여하지 않은 콜로라도의 볼더(Boulder)에 있는 사람입니다. 버거는 대략 11년 주기에 태양의 내부 대류층이 어떻게든 더 활성화되어 바깥층, 즉 코로나가 코로나 질량 방출이라고 불리는 더 빈번하고 강렬한 플레어와 플라즈마 폭발을 생성하도록 유도한다고 언급하고 있습니다. Berger는 NASA가 음파를 사용하여 태양 표면의 지도를 작성하고 아래의 플라즈마에 대해 추론하는 Solar Dynamics Observatory라는 우주선을 사용하여 태양의 내부 영역을 조사하려고 시도하고 있지만 태양의 내부 영역을 조사하는 것은 어렵다고 말합니다.

해당 분야의 다른 사람들도 Putterman과 그의 동료들의 연구를 칭찬하지만 한계가 있다는 점을 지적합니다. NOAA 우주 기상 예측 센터와 콜로라도 대학의 연구원인 Mark Miesch는 "이것은 흥미롭고 혁신적인 개발입니다. 영리하게 이루어졌습니다. 실험실에서 별의 내부 역학을 시뮬레이션하는 것은 항상 어려운 일이었습니다."라고 말했습니다.