Körülbelül 14 milliárd évvel ezelőtt az univerzumban minden anyag spontán módon kitört egy egyetlen, végtelenül kicsi, végtelenül sűrű foltból. Nyugodtan mondhatjuk, hogy ez a nagy robbanás esemény volt a legnagyobb robbanás az univerzum történetében. A tudósok most a világegyetem legkisebb robbanásaira - apró kémiai robbantásokra egy 2 hüvelyk széles (5 centiméter) csőben - próbálják megmagyarázni, hogy ez az ősi robbantás hogyan történt.
Az új, a csütörtökön (október 31.) a Science folyóiratban közzétett tanulmány szerzői szerint a kozmoszban minden robbanás - legyen az csillag szupernóva vagy az utolsó csepp benzin, amely az autójának motorjában ég - egy hasonló sorozatot követ szabályokat.
Ezeket a szabályokat azonban különösen nehéz meghatározni a nem definiált robbanások esetén (azok, amelyek szabadban történnek, falak vagy akadályok nélkül), mivel ezek a robbantások lángcsókból kaotikus tűzlabdává alakulhatnak, látszólag nincs provokáció. . Miután a laboratóriumukban ellenőrzött kémiai robbanások sorozatát tanulmányozták, a tanulmány szerzői azt mondták, hogy kitaláltak egy nem definiált robbanás "egységes mechanizmusát", amely összekapcsolja az univerzum legkisebb és legnagyobb robbanását.
A kulcs, amelyet a csapat talált, a turbulencia; Ha elég turbulencia lángot forog, nagy mennyiségű nyomás alakulhat ki, amíg a láng robbanást kiváltó ütéshullámot bocsát ki. Ez a felfedezés kritikus eszköz lehet a szupernovák előfordulásának pontos megértésében, sőt még tudósíthat a tudósok számára, hogy a Big Bang spontán módon átalakult az anyag tömegéből az univerzumba, amint azt tudjuk - mondta a kutatók.
"Meghatároztuk azokat a kritikus kritériumokat, amelyek alapján a lángot saját magának a turbulenciájának az öngenerálására, a spontán gyorsulásra kell felrobbantani, majd felrobbanhatunk." - nyilatkozta Kareem Ahmed, a Közép-Floridai Egyetem adjunktusának társszerzője. "Amikor elkezdtünk mélyebben ásni, rájöttünk, hogy ez vonatkozhat olyan mélyrehatóra, mint az univerzum eredete."
A robbanások kétféle módon bocsáthatják ki az energiát: a deflagráció révén, amikor a láng olyan nyomáshullámokat bocsát ki, amelyek lassabban mozognak, mint a hang sebessége (gondoljunk egy villogó gyertyát, amely hőt enged fel), vagy robbanást, amikor a hullámok túlhangzáson kívülre mozognak (gondoljunk egy TNT-re. robbanó). Sok esetben a deflagráció detonacióhoz vezethet, és ez az átmenet (deflagráció-dettonáció átmenet vagy DDT néven ismert) kulcsfontosságú annak magyarázatához, hogy a szupernóvák miként működnek fel - írta a tanulmány szerzői.
A korábbi tanulmányok szimulációi kimutatták, hogy a lángok a leolvadás folyamatában spontán módon felgyorsulhatnak, ha sok turbulencianek vannak kitéve. Ez a gyorsulás erős ütéshullámokat generál, amelyek egyre inkább instabilsá teszik a lángot, ami végül az eseményt heves robbanássá változtathatja.
Ez a folyamat megmagyarázza, hogy a fehér törpék (az egyszer hatalmas csillagok kompakt holttestei) milliókat érezhetnek az űrben az űrben, mielőtt spontán módon kitörnének a szupernóva robbanások során. A szupernóva-robbanás DDT magyarázatát azonban csak szimulációk során validálták, és soha nem tesztelték kísérletileg. (A szupernóvákat közismerten nehéz létrehozni a Földön anélkül, hogy jelentős orvosi és karbantartási költségek merülnének fel.) Tehát új kutatásukban a kutatók apró kémiai robbanások sorozatán keresztül tesztelték a folyamatot, amely ugyanúgy alakulhat ki, mint egy távoli szupernóva.
A csapat egy speciális, turbulens sokkcsőnek nevezett eszközben, egy üreges, 1,5 méter hosszú (1,5 méter), 1,8 hüvelyk széles (4,5 cm) csőben gyújtotta fel robbanásaikat, egyik végén szikragyújtóval volt lefedve. A cső másik végét nyitva hagyták (lehetővé téve a meghatározatlan robbanást), és az egész készüléket kamerákkal és nyomásérzékelőkkel bélelték.
A csapat különböző koncentrációjú hidrogén-gázzal töltötte meg a csövet, majd lángot gyújtott be. Ahogy kibővült és a cső nyitott vége felé hajtott, a láng apró rácsok sorozatán haladt át, amelyek a tűz egyre turbulensebbé váltak. A turbulens láng elé helyezve a nyomást, végül szuperszonikus sokkhullámokat hoztak létre, és olyan robbantást váltottak ki, amely a cső hosszában a hangsebesség akár ötszörösére emelkedett. (Ezeket az ellenőrzött robbanásokat egyetlen tudós sem sérült meg.)
A kémiai lángkísérletek eredményeivel a kutatók új modellt készítettek annak szimulálására, hogy a szupernóva robbanások miként robbanhatnak hasonló körülmények között. A tudósok megállapították, hogy a csillag belsejében a helyes sűrűség és az anyagtípus szempontjából a fehér törpe égő belseje valóban elég turbulens hullámokat képes létrehozni egy spontán robbanáshoz, akárcsak a laborban.
Ezek az eredmények, ha további kutatások igazolják, nem csupán a csillagrobbanásokkal kapcsolatos tudományos ismereteinket bővítik; javíthatnák a (lényegesen kisebb) robbanások megértését is, amelyek az autójainkat, repülőgépeinket és űrhajóinkat itt a Földön hajtják végre - mondta a kutatók. Tartsd nyitva a füledet a nagyobb frufru előtt.
