Investigadores de la UCLA han reproducido con eficacia el tipo de gravedad que existe en las estrellas y otros planetas o cerca de ellos en una esfera de cristal de solo 3 centímetros de diámetro.
Para ello, utilizaron ondas sonoras para crear un campo gravitatorio esférico y generar convección de plasma -un proceso en el que el gas se enfría al acercarse a la superficie de un cuerpo y luego se recalienta y vuelve a elevarse al acercarse al núcleo- creando una corriente de fluido que a su vez genera una corriente magnética.
Este logro, que se publica en Physical Review Letters, podría ayudar a los científicos a superar el papel limitador de la gravedad en los experimentos destinados a modelizar la convección que se produce en las estrellas y otros planetas.
«La gente estaba tan interesada en tratar de modelizar la convección esférica con experimentos de laboratorio que, de hecho, pusieron un experimento en el transbordador espacial porque no podían conseguir un campo de fuerza central lo suficientemente fuerte en tierra», dijo en un comunicado Seth Putterman, profesor de física de la UCLA (Universidad de California Los Ángeles) y autor principal del estudio. «Lo que demostramos es que nuestro sistema de sonido generado por microondas producía una gravedad tan fuerte que la gravedad terrestre no era un factor. Ya no necesitamos ir al espacio para hacer estos experimentos».
Los investigadores de la UCLA utilizaron microondas para calentar gas de azufre a 2.760 grados Celsius dentro de la esfera de cristal. Las ondas sonoras dentro de la bola actuaron como la gravedad, limitando el movimiento del gas caliente y débilmente ionizado, conocido como plasma, en patrones que se asemejan a las corrientes de plasma en las estrellas.
«Los campos sonoros actúan como la gravedad, al menos cuando se trata de impulsar la convección en el gas», explica John Koulakis, científico del proyecto de la UCLA y primer autor del estudio. «Con el uso de sonido generado por microondas en un matraz esférico de plasma caliente, conseguimos un campo gravitatorio mil veces más fuerte que la gravedad terrestre».
En la superficie de la Tierra, el gas caliente asciende porque la gravedad mantiene el gas más denso y frío más cerca del centro del planeta.
De hecho, los investigadores descubrieron que el gas caliente y brillante cerca de la mitad exterior de la esfera también se desplazaba hacia las paredes de la esfera. La gravedad fuerte y sostenida generaba turbulencias parecidas a las que se observan cerca de la superficie del Sol. En la mitad interior de la esfera, la gravedad acústica cambió de dirección y apuntó hacia el exterior, lo que provocó que el gas caliente se hundiera hacia el centro. En el experimento, la gravedad acústica retuvo de forma natural el plasma más caliente en el centro de la esfera, donde también ocurre en las estrellas.
COMPRENDER LOS EFECTOS DEL CLIMA SOLAR
La capacidad de controlar y manipular el plasma de forma que refleje la convección solar y planetaria ayudará a los investigadores a comprender y predecir cómo afecta el clima solar a las naves espaciales y a los sistemas de comunicaciones por satélite. El año pasado, por ejemplo, una tormenta solar dejó fuera de servicio 40 satélites de SpaceX. El fenómeno también ha sido problemático para la tecnología militar: la formación de plasma turbulento alrededor de misiles hipersónicos, por ejemplo, puede interferir en las comunicaciones de los sistemas de armas.
Putterman y sus colegas están ampliando el experimento para reproducir mejor las condiciones que están estudiando y poder observar el fenómeno con más detalle y durante más tiempo.
