Pesquisadores da Universidade da Califórnia Geram 'Gravidade Artificial' Com Ondas Sonoras e Plasma

Olá leitores e leitoras do BS!

 

Segue abaixo uma notícia espetacular postada ontem (26/01), no site ‘Inovação Tecnológica’, destacando que pesquisadores da Universidade da Califórnia conseguiram reproduzir efetivamente a ‘força da gravidade’ gerada por estrelas e planetas - ou perto delas - dentro de uma esfera de vidro superquente. Saibam mais sobre essa notícia pela matéria abaixo. 

 

Sensacional amigos, imaginem vocês a implicação disto em longo prazo. Será que um dia teremos Gravidade Artificial em nossas espaçonaves interplanetárias? 

 

Brazilian Space 

 

ESPAÇO

 

Gravidade Artificial é Gerada Com Ondas Sonoras e Plasma

 

Redação do Site Inovação Tecnológica

26/01/2023

 

[Imagem: John P. Koulakis et al. - 10.1103/PhysRevLett.130.034002]

Convecção gerada no movimento do gás quente por uma força acústica semelhante à gravidade dentro de uma esfera de vidro. As imagens foram gravadas 15, 40 e 140 milissegundos depois que a força foi ligada. A principal característica é um anel de gás quente que se expande para fora.

 

Gravidade Artificial 

 

Pesquisadores conseguiram reproduzir efetivamente a força da gravidade gerada por estrelas e planetas - ou perto delas - dentro de uma esfera de vidro superquente.

 

Isso permitirá a realização de experimentos que não podem ser feitos facilmente na superfície da Terra e que são muito difíceis de simular em computadores - hoje, esses experimentos são enviados para o espaço, um processo caro e demorado.

 

Além de permitir o estudo experimental de questões astrofísicas, a nova técnica permitirá estudar como o clima espacial afeta as comunicações e o funcionamento dos satélites artificiais, o que é muito difícil de fazer hoje porque os experimentos de laboratório aqui na Terra são afetados pela gravidade de maneiras bem diferentes das condições no espaço. 

 

Imitação da Gravidade 

 

A possibilidade de criar esse simulador de gravidade inédito surgiu em 2017, depois que Gilles Courret e colegas da Universidade de Ciências Aplicadas e Artes da Suíça Ocidental descobriram um fenômeno incrível dentro de lâmpadas de alta potência (1 kW). Courret observou que o plasma gerado por essas lâmpadas de enxofre de alta potência forma uma esfera que permanece no centro do bulbo apesar da gravidade, protegendo assim o vidro do derretimento. Uma primeira análise mostrou que esse fenômeno resulta de uma ressonância acústica em modo esférico.

 

Agora, John Koulakis e colegas da Universidade da Califórnia de Los Angeles foram além na análise do fenômeno, revelando que ele pode ser explicado pela força de radiação acústica, a mesma que vem sendo explorada pelos aparatos de levitação acústica, nos quais ondas sonoras refletidas por um objeto são suficientes para fazê-lo levitar no ar, vencendo a força da gravidade.

 

Mais interessante ainda, Koulakis e seus colegas mostraram que, nas lâmpadas, essa força acústica atua não na superfície do objeto onde o som se reflete, mas ao longo do gás, criando um gradiente onde as variações de densidade redirecionam as ondas sonoras.

 

Eles então tiraram proveito dessa força presente nesse "gradiente livre" - sem qualquer interface entre o sólido e o gás - para criar seu simulador de gravidade.

 

[Imagem: John P. Koulakis et al. - 10.1103/PhysRevLett.130.034002]

Controle da gravidade acústica.

 

Gravidade Acústica 

 

Em vez de uma lâmpada, a equipe criou seu gerador de gravidade artificial - que eles chamam de gravidade acústica - dentro de uma esfera oca de 3 centímetros de diâmetro.

 

Para isso, eles usaram ondas sonoras para gerar convecção no plasma - um processo no qual o gás esfria quando se aproxima da superfície de um corpo e depois reaquece e sobe novamente quando se aproxima do núcleo - criando uma corrente fluida que, por sua vez, gera uma corrente magnética.

 

Um feixe de micro-ondas aquece o gás de enxofre dentro da esfera de vidro a 4.000 ºC. As ondas sonoras dentro funcionam como a gravidade, restringindo o movimento do gás quente e fracamente ionizado - o plasma - em padrões que se assemelham às correntes de plasma nas estrelas.

 

O resultado é um autêntico campo gravitacional esférico que permite estudar em detalhes a convecção que ocorre em estrelas e planetas. "Com o uso de som gerado por micro-ondas em um frasco esférico de plasma quente, conseguimos um campo de gravidade mil vezes mais forte que a gravidade da Terra," contou Koulakis.

 

"As pessoas estavam tão interessadas em tentar modelar a convecção esférica com experimentos de laboratório que na verdade já colocaram um experimento no ônibus espacial porque não conseguiam obter um campo de força central forte o suficiente no solo," ilustrou o professor Seth Putterman, coordenador da equipe. "O que mostramos é que nosso sistema de som gerado por micro-ondas produziu uma gravidade tão forte que a gravidade da Terra não era um fator. Não precisamos mais ir ao espaço para fazer esses experimentos."

 

[Imagem: John P. Koulakis et al. - 10.1103/PhysRevLett.130.034002]

A equipe agora pretende replicar o fenômeno em recipientes maiores.

 

Experimentos Astrofísicos 

 

Outro detalhe interessante é que o gás quente e brilhante perto da metade externa da esfera move-se para fora em direção às paredes da esfera. E a forte gravidade sustentada gerou uma turbulência que se assemelha à que é vista perto da superfície do Sol.

 

Na metade interna da esfera, a gravidade acústica mudou de direção, apontando para fora, o que faz com que o gás quente afunde no centro. No experimento, a gravidade acústica manteve naturalmente o plasma mais quente no centro da esfera, o que também ocorre nas estrelas e em planetas gigantes gasosos.

 

A capacidade de controlar e manipular o plasma de maneira a espelhar a convecção estelar e planetária ajudará também a entender e prever como o clima solar afeta os sistemas de comunicação por satélite e as espaçonaves.

 

O objetivo da equipe agora é ampliar a escala do experimento, criando um gerador de gravidade acústica que possa ser usado para os tão esperados experimentos astrofísicos. 

 

Bibliografia: 

 

Artigo: On the plasma confinement by acoustic resonance 

Autores: Gilles Courret, Petri Nikkola, Sébastien Wasterlain, Olexandr Gudozhnik, Michel Girardin, Jonathan Braun, Serge Gavin, Mirko Croci, Peter W. Egolf 

Revista: The European Physical Journal D 

Vol.: 71, Article number: 214 

DOI: 10.1140/epjd/e2017-70490-6 

 

Artigo: Thermal Convection in a Central Force Field Mediated by Sound 

Autores: John P. Koulakis, Yotam Ofek, Seth Pree, Seth Putterman 

Revista: Physical Review Letters 

Vol.: 130, 034002 

DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.034002