Pred približno 14 milijardami let je vsa snov v vesolju spontano izbruhnila iz ene same, neskončno majhne, neskončno goste pike. Varno lahko rečemo, da je bil ta dogodek, Veliki prasak, največja eksplozija v vesolju v zgodovini. Zdaj znanstveniki preučujejo nekaj najmanjših eksplozij v vesolju - drobne kemične eksplozije v 2-palčni (5 centimetrski) cevi - da bi poskušali razložiti, kako se je lahko zgodil ta prvinski eksplozija.
Po mnenju avtorjev nove študije, ki je bila objavljena v četrtek (31. oktobra) v reviji Science, vsaka eksplozija v kozmosu - naj gre za zvezdo, ki se dogaja supernova ali zadnja kaplja bencina, ki gori v motorju vašega avtomobila - sledi podobnemu nizu pravila.
Vendar pa je ta pravila še posebej težko pritrditi na neprečiščene eksplozije (tiste, ki se dogajajo na prostem, brez kakršnih koli sten ali ovir), saj se te eksplozije lahko spremenijo iz plamenjače v kaotično ognjeno kroglo z na videz nobeno provokacijo . Zdaj, ko so v svojem laboratoriju preučevali vrsto nadzorovanih kemičnih eksplozij, so avtorji študije povedali, da so ugotovili "enoten mehanizem" neprečiščenih eksplozij, ki povezujejo najmanjše in največje eksplozije v vesolju.
Ključna, ugotovljena ekipa, je turbulenca; z dovolj turbulenco, ki zavira plamen, se lahko povečajo velike količine tlaka, dokler plamen ne sproži udarnega vala, ki sproži eksplozijo. To odkritje bi lahko bilo kritično orodje za natančno razumevanje, kako se pojavljajo supernove, in bi celo znanstvenikom lahko dalo slutiti, kako se je Veliki prašek spontano razvil iz niča snovi v vesolje, kot ga poznamo, so povedali raziskovalci.
"Določili smo kritična merila, kjer lahko poganjamo plamen, da sam ustvari svojo turbulenco, spontano pospeši" in nato eksplodira, je v izjavi povedal soavtor študije Kareem Ahmed, docent na Univerzi v Centralni Florida. "Ko smo začeli kopati globlje, smo ugotovili, da je to povezano z nečim tako globokim, kot je izvor vesolja."
Eksplozije lahko sproščajo energijo na dva načina: z deflagracijo, ko plamen sprosti tlačne valove, ki se gibljejo počasneje od hitrosti zvoka (pomislite na utripajočo svečo, ki sprošča toploto), ali pa detonacijo, ko se valovi premikajo navzven z nadzvočno hitrostjo (pomislite, palica TNT eksplodira). V mnogih primerih deflagracija lahko privede do detonacije in ta prehod (znan kot prehod deflagracije v detonacijo ali DDT) je ključen za razlago, kako supernove eksplodirajo v akciji, so zapisali avtorji študije.
Simulacije v prejšnjih študijah so pokazale, da se plameni v procesu deflagracije lahko spontano pospešijo, če so izpostavljeni številnim turbulencam. Ta pospešek povzroči močne udarne valove, zaradi katerih je plamen vedno bolj nestabilen, kar lahko na koncu dogodek spremeni v silovito detonacijo.
Ta postopek bi lahko razložil, kako lahko beli škratje (kompaktni trupli nekoč mogočnih zvezd) v vesolju tiščijo milijone let, preden so spontano izbruhnile eksplozije supernove. Vendar je DDT-jeva razlaga eksplozije supernove potrjena le v simulacijah in ni bila nikoli eksperimentalno preizkušena. (Supernove je na Zemlji razvpito težko ustvariti, ne da bi pri tem nastali pomembni stroški zdravljenja in vzdrževanja.) Raziskovalci so v svoji novi študiji postopek preizkusili s serijo drobnih kemičnih eksplozij, ki se lahko razvijejo tako, kot bi oddaljena supernova.
Ekipa je svoje eksplozije vžgala v posebni napravi, imenovani turbulentna udarna cev, votla, 1,5 metra dolga (1,5 metra), 1,8 centimetra široka (4,5 cm) cev, ki je na enem koncu pokrita z vžigalnikom. Drugi konec cevi je bil odprt (kar je omogočalo neprečiščeno eksplozijo), celotna naprava pa je bila obložena s kamerami in tlačnimi senzorji.
Ekipa je napolnila cev z različnimi koncentracijami vodikovega plina, nato pa je sprožila plamen. Ko se je širil in se pognal proti odprtemu koncu cevi, je plamen prešel skozi vrsto drobnih rešetk, zaradi katerih je ogenj postajal vse močnejši. Pred močnim plamenom je pritisk končno ustvaril nadzvočne udarne valove in sprožil detonacijo, ki se je po dolžini cevi spuščala do petkrat večjo hitrost zvoka. (V teh nadzorovanih eksplozijah ni bil poškodovan noben znanstvenik.)
Z rezultati poskusov s kemičnim plamenom so raziskovalci ustvarili nov model, s katerim so simulirali, kako lahko eksplozije supernove eksplodirajo v podobnih pogojih. Znanstveniki so ugotovili, da bi lahko glede na pravo gostoto in vrsto snovi v zvezdi goreča pritlikava notranjost resnično ustvarila dovolj burne valove, da sproži spontano eksplozijo, tako kot v laboratoriju.
Ti rezultati, če bodo preverjeni z nadaljnjimi raziskavami, bodo več kot le razširili naše znanstveno znanje o zvezdnih eksplozijah; lahko tudi izboljšajo naše razumevanje (bistveno manjših) eksplozij, ki poganjajo naše avtomobile, letala in vesoljske ladje tukaj na Zemlji, so povedali raziskovalci. Ušesa naj bodo odprta za večje šiške, ki šele prihajajo.
