캘리포니아에 있는 SLAC 연구 센터의 Mungo Frost가 이끄는 국제 연구팀은 Schenfeld에 있는 X선 레이저 유럽의 XFEL을 사용하여 해왕성과 천왕성과 같은 얼음 행성에서 다이아몬드 비의 형성에 대한 새로운 통찰력을 얻었습니다. 현재 과학 저널인 Nature Astronomy에 게재된 결과는 이들 행성의 복잡한 자기장의 형성에 대한 단서를 제공합니다.
이전의 X선 레이저 연구에서 과학자들은 다이아몬드가 내부에 만연한 높은 압력으로 인해 큰 가스 행성에서 발견되는 탄소 화합물로부터 형성되어야 한다는 것을 발견했습니다. 이 탄소 화합물은 행성 내부로 더 깊이 가라앉아 위에서부터 보석의 비가 됩니다.
유럽 XFEL의 새로운 실험에서는 탄소 화합물이 다이아몬드를 형성하는 시작 압력과 온도가 모두 예상보다 낮다는 사실이 밝혀졌습니다. 가스 행성의 경우 이는 다이아몬드 비가 생각보다 낮은 깊이에서 형성되므로 자기장 형성에 더 큰 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다. 또한 다이아몬드 비는 해왕성과 천왕성보다 작은 가스 행성에서도 형성될 수 있습니다. 그들은 "작은 해왕성"이라고 불립니다. 태양계에는 그러한 행성이 존재하지 않지만, 태양계 외부에는 그러한 외계 행성이 존재합니다.
다이아몬드 비가 행성의 외부 층에서 내부 층으로 흐르면서 가스와 얼음을 동반하여 전도성 얼음 흐름을 유발합니다. 전도성 유체의 전류는 행성의 자기장이 형성되는 발전기처럼 작용합니다. “다이아몬드 비는 천왕성과 해왕성의 복잡한 자기장 형성에 영향을 미칠 수 있습니다.”라고 Frost는 말했습니다.
연구팀은 탄화수소 폴리스티렌으로 만든 플라스틱 필름을 탄소원으로 사용했다. 극도로 높은 압력에서 다이아몬드는 필름에서 형성됩니다. 이는 행성 내부에서 발생하는 것과 동일한 과정이며 유럽 XFEL이 모방할 수 있습니다. 연구원들은 다이아몬드 압출 장치와 레이저를 사용하여 얼음 거대 행성 내부에서 흔히 볼 수 있는 섭씨 2,200도 이상의 높은 압력과 온도를 생성했습니다. 이 시설은 두 개의 다이아몬드 사이에 샘플을 압착하는 작은 펜치처럼 기능합니다. 유럽 XFEL X선 펄스의 도움으로 압착 시 다이아몬드 형성의 타이밍, 조건 및 순서를 정확하게 관찰할 수 있습니다.
국제 연구팀에는 XFEL 유럽, DESY 연구 센터 함부르크, 헬름홀츠 센터 드레스덴-로젠도르퍼의 과학자뿐만 아니라 다른 국가의 다른 연구 기관 및 대학의 과학자도 포함되어 있습니다. 유럽 XFEL 사용자 연합 HIBEF(HZDR 및 DESY 연구 센터 포함)는 이 작업에 상당한 기여를 했습니다.
Frost는 "이 국제 협력을 통해 유럽 XFEL에서 큰 진전을 이루었고 얼음 행성에 대한 새로운 통찰력을 얻었습니다"라고 말했습니다.
컴파일된 소스: ScitechDaily