por Seth Putterman comenzó estudios de comportamiento del plasma para la seguridad nacional. Los misiles hipersónicos de alta velocidad calientan e ionizan el aire circundante y forman una nube de partículas cargadas llamadas plasma, que absorben las ondas de radio y dificultan que los operadores en tierra interactúen con los misiles, un problema que Putterman está tratando de resolver. Luego pensó: La misma física del plasma se aplica a nuestros días.
El científico de la UCLA y sus colegas ahora han creado lo que Putterman llama «nuestro sol en un frasco», una esfera de vidrio de 1,2 pulgadas llena de plasma, que han utilizado para modelar procesos como los que crean las erupciones solares. Estos son estallidos explosivos de energía a veces acompañados por la liberación de una gota de plasma de alta velocidad que puede causar estragos en los satélites en órbita y las redes eléctricas en la tierra. «Los pasos que estamos tomando influirán en el modelado para proporcionar advertencias y determinar los precursores del clima espacial», dijo Putterman, autor principal de un estudio en Cartas de Examen Físico describiendo sus experimentos.
El sol es básicamente un infierno arremolinado de plasma formado por partículas de gas cargadas eléctricamente, en su mayoría electrones y átomos de hidrógeno despojados de sus electrones. (El plasma estelar es bastante diferente del plasma de baja densidad utilizado en los reactores de fusión tokamak). Los investigadores han buscado durante mucho tiempo comprender mejor las erupciones solares, especialmente si se lanza una porción particularmente grande de plasma hacia la Tierra.
Los experimentos del equipo comenzaron colocando un poco de gas de azufre parcialmente ionizado dentro de una bombilla de vidrio, luego bombardeándolo con microondas de baja frecuencia, del tipo que se usa en los hornos de microondas, para excitar el gas, se calienta a unos 5000 grados Fahrenheit. Descubrieron que la pulsación de microondas de 30 kHz crea una onda de sonido que crea una presión que hace que el gas caliente se contraiga. Esta presión de ondas de sonido crea un tipo de «gravedad acústica» y hace que el fluido se mueva como si estuviera dentro del campo de gravedad esférico del sol. (El campo de gravedad del experimento es unas 1000 veces más fuerte que el de la Tierra). Esto genera convección de plasma, un proceso en el que el fluido caliente asciende y el fluido más frío y denso se hunde en el núcleo de la bola de cristal. De esta manera, el equipo se convirtió en las primeras personas en la Tierra en crear algo parecido a la convección esférica que normalmente se encuentra dentro de una estrella.
Su proyecto fue inicialmente financiado por DARPA, el brazo de investigación avanzada del Pentágono, debido a sus aplicaciones para vehículos hipersónicos. Luego obtuvo el apoyo del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, ya que el clima espacial puede alterar las aeronaves y las naves espaciales. Pero los astrónomos creen que también puede decirnos algo importante sobre el comportamiento del sol. «Creo que la verdadera importancia es comenzar a simular la convección solar en el laboratorio y, por lo tanto, obtener información sobre el misterioso ciclo solar del sol», dijo Tom Berger, director ejecutivo del Centro de Educación, Investigación y Tecnología del Clima Espacial de la Universidad. Colorado en Boulder, que no participó en el estudio.
Berger se refiere a un ciclo de aproximadamente 11 años en el que la zona de convección interna del sol se vuelve más activa, lo que hace que la capa exterior, o corona, produzca destellos y explosiones de plasma más frecuentes e intensas, lo que se conoce como eyecciones de masa coronal. Sondear las regiones internas del sol es difícil, dijo Berger, aunque la NASA está tratando de hacerlo con una nave espacial llamada Observatorio de Dinámica Solar, que usa ondas de sonido para mapear la superficie del sol y hacer inferencias sobre el plasma debajo.
Otros en el campo también elogian la investigación de Putterman y sus colegas, pero señalan que tiene limitaciones. “Este es un desarrollo emocionante e innovador. Fue inteligentemente hecho. Siempre es un desafío simular la dinámica interna de una estrella en un laboratorio”, dijo Mark Miesch, investigador del Centro de Predicción del Clima Espacial de la NOAA y la Universidad de Colorado.
