În urmă cu aproximativ 14 miliarde de ani, toată materia din univers a izbucnit spontan dintr-o singură specie, infinit de mică, infinit de densă. Este sigur să spunem că acest eveniment, Big Bang, a fost cea mai mare explozie din istoria universului. Acum, oamenii de știință se uită la unele dintre cele mai mici explozii din univers - mici explozii chimice într-un tub de 5 centimetri (5 centimetri) - pentru a încerca să explice cum s-a întâmplat acea explozie primordială.
Potrivit autorilor noului studiu, publicat joi (31 octombrie) în revista Science, fiecare explozie din cosmos - indiferent dacă este o stea care merge supernova sau ultima picătură de benzină care arde în motorul mașinii dvs. - urmează un set similar de reguli.
Cu toate acestea, aceste reguli sunt deosebit de greu de aplicat în cazul exploziilor neconfirmate (cele care apar în aer liber, fără ca pereții sau barierele să le bage în interior), deoarece aceste explozii se pot transforma dintr-o mulțime de flăcări într-o bulă de foc haotică, aparent fără provocări . Acum, după ce au studiat o serie de explozii chimice controlate în laboratorul lor, autorii studiului au spus că și-au dat seama de un „mecanism unificat” de explozii neconfinate care leagă cele mai mici și cele mai mari explozii din univers.
Cheia, găsită de echipă, este turbulența; cu o turbulență suficientă care rulează o flacără, se pot acumula cantități mari de presiune, până când flacăra eliberează o undă de șoc care stârnește o explozie. Această descoperire ar putea fi un instrument critic pentru a înțelege exact modul în care apar supernovele și ar putea chiar să le dea oamenilor de știință un indiciu despre modul în care Big Bang-ul a evoluat spontan dintr-o mulțime de materie în univers așa cum îl știm, au spus cercetătorii.
„Am definit criteriile critice în care putem conduce o flacără pentru a-și genera propria turbulență, pentru a accelera spontan” și apoi pentru a exploda, a declarat co-autorul Kareem Ahmed, profesor asistent la Universitatea din Florida Centrală, a declarat într-un comunicat. „Când am început să săpăm mai adânc, ne-am dat seama că acest lucru este relatabil cu ceva la fel de profund ca originea universului.”
Exploziile pot elibera energie în două moduri: prin deflagrație, când o flacără eliberează unde de presiune care se mișcă mai lent decât viteza sunetului (gândiți-vă că o lumânare pâlpâitoare eliberează căldură) sau detonare, când undele se mișcă spre exterior la viteze supersonice (gândiți-vă un stick de TNT explodează). În multe cazuri, deflagrarea poate duce la detonație, iar această tranziție (cunoscută sub numele de tranziția deflagrație-detonație sau DDT) este esențială pentru a explica modul în care supernovasele sunt în explozie, au scris autorii studiului.
Simulările din studiile anterioare au arătat că flăcările în procesul de deflagrare se pot accelera spontan dacă sunt expuse la multe turbulențe. Această accelerație produce valuri puternice de șoc care fac ca flacăra să devină din ce în ce mai instabilă, ceea ce poate transforma evenimentul într-o detonație violentă.
Acest proces ar putea explica modul în care piticile albe (cadavrele compacte ale stelelor cândva puternice) pot arde în spațiu timp de milioane de ani înainte de a erupa spontan în explozii de supernove. Cu toate acestea, explicația DDT a exploziei supernovei a fost validată doar în simulări și niciodată testată experimental. (Supernovele sunt notoriu greu de creat pe Pământ fără a suporta costuri medicale și de întreținere semnificative.) Așadar, în noul lor studiu, cercetătorii au testat procesul printr-o serie de explozii chimice minuscule, care pot evolua în același mod în care ar face o supernova îndepărtată.
Echipa și-a aprins exploziile într-un dispozitiv special numit tub de șoc turbulent, un tub cu 5 metri lungime (1,5 metri), 4,5 cm lățime (4,5 cm), acoperit cu un aprindător de scânteie la un capăt. Celălalt capăt al tubului a fost lăsat deschis (permițând o explozie neconfigurată) și întregul aparat a fost căptușit cu camere și senzori de presiune.
Echipa a umplut tubul cu diferite concentrații de hidrogen gaz, apoi a stârnit o flacără. Pe măsură ce s-a extins și a propulsat spre capătul deschis al tubului, flacăra a trecut printr-o serie de grătare minuscule care au făcut focul din ce în ce mai turbulent. Presiunea a fost montată în fața flăcării turbulente, creând în sfârșit valuri de șoc supersonice și declanșând o detonație care a zburat pe lungimea tubului cu până la cinci ori viteza sunetului. (Niciun om de știință nu a fost rănit de aceste explozii controlate.)
Cu rezultatele experimentelor chimice cu flacără, cercetătorii au creat un nou model care să simuleze cum ar putea detona exploziile de supernova în condiții similare. Oamenii de știință au descoperit că, având în vedere densitatea și tipul de materie potrivite din interiorul unei stele, interiorul arzător al unui pitic alb ar putea crea într-adevăr suficiente valuri turbulente pentru a stârni o explozie spontană, la fel ca cele văzute în laborator.
Aceste rezultate, dacă sunt verificate prin cercetări suplimentare, vor face mai mult decât să extindă cunoștințele noastre științifice despre exploziile stelare; acestea ar putea îmbunătăți, de asemenea, înțelegerea noastră (considerabil mai mică) exploziilor care propulsează mașinile, avioanele și navele noastre spațiale aici pe Pământ, au spus cercetătorii. Ține-ți urechile deschise pentru bretonul mai mare încă de venit.
