소리를 생성하는 별

소리를 생성하는 별

NASA의 허블 우주 망원경(Hubble Space Telescope)에서 찍은 사진이다. 항성의 마지막 모습이 우리의 태양과도 같다. 이 항성은 그것의 바깥층 가스를 벗어 던짐으로써 생명을 마감했으며, 그것은 항성의 핵 주위에 마치 누에고치와도 같은 형상을 만들었다.

영국 요크 대학(University of York)의 과학자들이 항성이 소리를 생성한다는 실험적 증거를 제시했다. 유체역학이라고도 알려진 유체의 움직임에 관한 이 연구는 새로운 발견이 거의 일어나지 않았던 이집트 시대로 돌아간다. 그러나 플라즈마 타깃과 초강력 레이저의 상호 작용을 관찰했을 때, 연구진은 어떤 예기치 않은 것을 관찰할 수 있었다.
요크 대학 물리학부 플라즈마 연구소의 John Pasley 박사를 포함한 연구진은 레이저 충격 후 1조 분의 1초 안에, 플라즈마가 밀도가 높은 곳에서 낮은 밀도의 정체층(stagnant regions)으로 빠르게 흐르는 것을 발견했다. 이는 마치 교통 체증이 만들어내는 현상과 비슷했다. 플라즈마는 고밀도와 저밀도 영역 사이의 접점에 쌓이며, 일련의 압력 펄스인 음파를 생성했다. 그러나 이처럼 생성된 음은 박쥐나 돌고래가 허우적대면서 내는 고주파수 음이었다. 거의 1조 헤르츠에 육박하는 주파수로 생성된 이 음이 발생할 것이라고 연구진은 예기치 않았다. 음은 물질에서 가능한 가장 높은 주파수에 가까웠으며, 이는 어떠한 포유동물에서 들을 수 있는 소리보다 약 육백만 배나 더 높다.
Pasley 박사는 인도 뭄바이의 타타 기초과학 연구소(Tata Institute of Fundamental Research)와 옥스퍼스셔의 과학 및 기술 시설 위원회 중앙 레이저 시설의 과학자들과 함께 이 연구를 수행했다. 자연에서 이러한 효과가 일어날 것이라고 믿고 있는 몇 안 되는 지역 중 하나가 별의 표면이다. 그들이 새로운 물질을 축적할 때, 별은 우리가 실험실에서 관찰한 것과 매우 유사한 방식으로 음을 생성한다. 따라서 별은 소리를 만들어내지만, 음이 진공을 통해서는 전파하지 않기 때문에, 아무도 그것들을 들을 수 없다.
실험실에서 음파를 관찰하는 데 사용되었던 기술은 경찰관의 속도 카메라와 대단히 비슷한 방식으로 작동한다. 이 도구는 과학자들에게 유체가 1조 분의 1초보다 작은 시간 규모에서 레이저와 부딪히려는 순간의 흐름을 정확히 측정하게 해준다. STFC 중앙 레이저 설비의 플라즈마 물리 연구원인 Alex Robinson 박사는 이 실험을 위한 음파 생성을 위하여 수치 모델을 개발했다. “음향 신호의 출처를 확인하는 초기 단계는 매우 힘들었지만, 우리 모델은 이 실험에서 관찰한 파장 변화로 좋은 결과를 얻을 수 있었다"고 Robinson 박사는 덧붙였다. 이 연구는 유체 흐름으로 음이 생성되는 새로운 방법을 발견했다는 데 큰 의미가 있다. 비슷한 상황이 항성 주위를 흐르는 플라즈마에서 일어날 수 있다. 이 연구는 Physical Review Le