Πριν από περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια, όλο το θέμα στο σύμπαν έκρηγε αυθόρμητα από ένα απλό, απείρως μικρό, άπειρο πυκνό στίγμα. Είναι ασφαλές να πούμε ότι αυτό το γεγονός, το Big Bang, ήταν η μεγαλύτερη έκρηξη στην ιστορία του σύμπαντος. Τώρα, οι επιστήμονες εξετάζουν μερικές από τις μικρότερες εκρήξεις στο σύμπαν - μικροσκοπικές εκρήξεις χημικών σε έναν σωλήνα μήκους 2 ιντσών (5 εκατοστών) - για να προσπαθήσουν να εξηγήσουν πώς μπορεί να συμβεί αυτό το αρχέγονο έκρηξη.
Σύμφωνα με τους συντάκτες της νέας μελέτης, που δημοσιεύθηκε την Πέμπτη (31 Οκτωβρίου) στο περιοδικό Science, κάθε έκρηξη στον κόσμο - είτε είναι ένα αστέρι που πηγαίνει σουπερνόβα είτε η τελευταία σταγόνα καύσης βενζίνης στη μηχανή του αυτοκινήτου σας - ακολουθεί ένα παρόμοιο σύνολο κανόνες.
Εντούτοις, οι κανόνες αυτοί είναι ιδιαίτερα δύσκολοι να γίνουν για τις ανεξερεύνητες εκρήξεις (εκείνες που εμφανίζονται στο ύπαιθρο, χωρίς να υπάρχουν τοίχοι ή φράγματα που να τους εγκλωβίζουν), καθώς αυτές οι εκρήξεις μπορούν να μετατραπούν από μια φλόγα σε μια χαοτική φλόγα με φαινομενικά καμία πρόκληση . Τώρα, αφού μελέτησαν μια σειρά ελεγχόμενων χημικών εκρήξεων στο εργαστήριό τους, οι συγγραφείς της μελέτης δήλωσαν ότι έχουν καταλάβει έναν "ενοποιημένο μηχανισμό" των ανεμπόδιστων εκρήξεων που συνδέει τις μικρότερες και μεγαλύτερες εκρήξεις στο σύμπαν.
Το κλειδί, η ομάδα που βρέθηκε, είναι αναταραχή. με αρκετό στροβιλισμό που περιστρέφει μια φλόγα, μπορούν να δημιουργηθούν μεγάλες ποσότητες πίεσης, μέχρις ότου η φλόγα να απελευθερώσει ένα κύμα κρούσης που προκαλεί έκρηξη. Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να είναι ένα κρίσιμο εργαλείο για την κατανόηση του πώς συμβαίνουν τα σουπερνόβια και ίσως να δώσει στους επιστήμονες μια ένδειξη για το πώς το Big Bang εξελίχθηκε αυθόρμητα από έναν κόμβο της ύλης στο σύμπαν όπως το ξέρουμε.
"Καθορίσαμε τα κρίσιμα κριτήρια όπου μπορούμε να οδηγήσουμε μια φλόγα για να δημιουργήσουμε τη δική της αναταραχή, να επιταχύνουμε αυθόρμητα" και στη συνέχεια να εκραγεί, σύμφωνα με μια δήλωση του συν-συγγραφέα Kareem Ahmed, βοηθού καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Κεντρικής Φλώριδας. "Όταν αρχίσαμε να σκάβουμε βαθύτερα, συνειδητοποιήσαμε ότι αυτό είναι αναλογικό σε κάτι τόσο βαθύ όσο η προέλευση του σύμπαντος."
Οι εκρήξεις μπορούν να απελευθερώσουν ενέργεια με δύο τρόπους: μέσω της εκτόξευσης, όταν μια φλόγα απελευθερώνει κύματα πίεσης που κινούνται πιο αργά από την ταχύτητα του ήχου (σκεφτείτε ένα τρεμοπαίζει κερί που απελευθερώνει θερμότητα) ή εκτονώσεις όταν τα κύματα κινούνται προς τα έξω σε υπερηχητικές ταχύτητες έκρηξη). Σε πολλές περιπτώσεις, η εκτροπή μπορεί να οδηγήσει σε έκρηξη και αυτή η μετάβαση (γνωστή ως μετάβαση από εκτοπισμό σε έκρηξη ή DDT) είναι το κλειδί για να εξηγηθεί πώς οι σουπερνόβες εκρήγνυνται στη δράση, γράφουν οι συγγραφείς της μελέτης.
Οι προσομοιώσεις σε προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι οι φλόγες στη διαδικασία της εκφύλισης μπορούν να επιταχυνθούν αυθόρμητα εάν εκτίθενται σε πολλές αναταράξεις. Αυτή η επιτάχυνση παράγει ισχυρά κύματα κλονισμού που κάνουν τη φλόγα όλο και πιο ασταθής, γεγονός που μπορεί τελικά να μετατρέψει το γεγονός σε βίαιη έκρηξη.
Αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να εξηγήσει πώς οι λευκοί νάνοι (τα συμπαγή πτώματα των πρώην ισχυρών αστεριών) μπορούν να τσιμπήσουν στο διάστημα για εκατομμύρια χρόνια πριν ξεσπάσουν αυθόρμητα στις εκρήξεις των σουπερνόβα. Ωστόσο, η εξήγηση DDT για την έκρηξη του σουπερνόβα έχει ποτέ επικυρωθεί μόνο σε προσομοιώσεις και δεν δοκιμάστηκε ποτέ πειραματικά. (Οι υπερκαινοφανείς είναι δύσκολο να δημιουργηθούν στη Γη χωρίς να υποστούν σημαντικά έξοδα ιατρικής και συντήρησης). Έτσι, στη νέα τους μελέτη, οι ερευνητές εξέτασαν τη διαδικασία μέσω μιας σειράς μικροσκοπικών χημικών εκρήξεων, οι οποίες μπορεί να εξελίσσονται με τον ίδιο τρόπο που θα έδινε μια μακρινή σουπερνόβα.
Η ομάδα πυροδότησε τις εκρήξεις τους σε μια ειδική συσκευή που ονομάζεται στροβιλώδης σωλήνας εκκένωσης, ένας κοίλος σωλήνας μήκους 5 μέτρων (1,5 μέτρων) και 1,8 ιντσών (4,5 εκ.) Που καλύπτεται με έναν ανάφλεξη με σπινθήρα στο ένα άκρο. Το άλλο άκρο του σωλήνα αφέθηκε ανοικτό (επιτρέποντας μια ανεμπόδιστη έκρηξη) και ολόκληρη η συσκευή ήταν επενδεδυμένη με κάμερες και αισθητήρες πίεσης.
Η ομάδα πλήρωσε τον σωλήνα με διάφορες συγκεντρώσεις αερίου υδρογόνου, κατόπιν πυροδότησε μια φλόγα. Καθώς επεκτάθηκε και προωθήθηκε προς το ανοιχτό άκρο του σωλήνα, η φλόγα περνούσε μέσα από μια σειρά από μικροσκοπικά σχάρες που κατέστησαν τη φωτιά ολοένα και πιο ταραχώδη. Πίεση τοποθετημένη μπροστά από την ταραγμένη φλόγα, δημιουργώντας τελικά υπερηχητικά κύματα κλονισμού και πυροδοτώντας μια έκρηξη που έπεσε κάτω από το μήκος του σωλήνα έως και πέντε φορές την ταχύτητα του ήχου. (Κανένας επιστήμονας δεν τραυματίστηκε από αυτές τις ελεγχόμενες εκρήξεις.)
Με τα αποτελέσματα από τα πειράματα χημικής φλόγας, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα νέο μοντέλο για την προσομοίωση του τρόπου εκρήξεων σουπερνόβα που θα μπορούσαν να εκραγούν υπό παρόμοιες συνθήκες. Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι, δεδομένης της σωστής πυκνότητας και του είδους της ύλης μέσα σε ένα αστέρι, το εσωτερικό κάψιμο ενός λευκού νάνου θα μπορούσε πράγματι να δημιουργήσει αρκετά στροβιλώδη κύματα για να προκαλέσει μια αυθόρμητη έκρηξη, όπως και αυτά που παρατηρήθηκαν στο εργαστήριο.
Αυτά τα αποτελέσματα, αν επιβεβαιωθούν από περαιτέρω έρευνες, θα κάνουν περισσότερα από απλά να επεκτείνουν τις επιστημονικές γνώσεις μας για τις αστρικές εκρήξεις. θα μπορούσαν επίσης να βελτιώσουν την κατανόησή μας για τις (πολύ μικρότερες) εκρήξεις που προωθούν τα αυτοκίνητά μας, τα αεροσκάφη και τα διαστημόπλοια εδώ στη Γη, σύμφωνα με τους ερευνητές. Κρατήστε τα αυτιά σας ανοιχτά για τα μεγαλύτερα κτυπήματα που θα έρθουν ακόμα.
