Umbes 14 miljardit aastat tagasi puhkes kogu universumis olev asi spontaanselt välja ühest, lõpmata väikesest, lõpmata tihedast täpist. Võib kindlalt öelda, et see sündmus, Suur Pauk, oli suurim plahvatus universumi ajaloos. Nüüd uurivad teadlased kõige väiksemaid plahvatusi universumis - pisikesi keemilisi plahvatusi 2-tollise laiusega (5 sentimeetri) torus -, et proovida selgitada, kuidas see ürgne plahvatus võis juhtuda.
Neljapäeval (31. oktoobril) ajakirjas Science avaldatud uue uuringu autorite sõnul järgib iga kosmoses toimunud plahvatus - olgu see siis tähe supernova või viimane tilk bensiini, mis põleb teie auto mootoris - sarnast sarnast reeglid.
Neid reegleid on aga eriti raske määratleda rafineerimata plahvatuste korral (need, mis toimuvad väljas, ilma seinte või tõketeta, mis neid ümbritsevad), kuna need plahvatused võivad leegitüdrukust muutuda kaootiliseks tulekeraks, millel näiliselt pole provokatsiooni. . Pärast laboris kontrollitud keemiliste plahvatuste seeria uurimist ütlesid uuringu autorid, et nad on välja mõelnud rafineerimata plahvatuste "ühtse mehhanismi", mis ühendab kõige väiksemaid ja suuremaid plahvatusi universumis.
Võti, mille meeskond leidis, on turbulents; Kui leegis on piisavalt turbulentsi, võib koguneda suur rõhk, kuni leek vabastab plahvatust tekitava lööklaine. See avastus võib olla kriitiline vahend supernoovade esinemise mõistmiseks ja anda teadlastele isegi aimugi, kuidas Suur Pauk arenes spontaanselt mateeria tuumikust universumisse, nagu me seda teame, ütlesid teadlased.
"Me määratlesime kriitilised kriteeriumid, mille järgi saame leegi enda turbulentsi ise genereerida, spontaanselt kiirendada" ja siis plahvatada, ütles uuringu kaasautor Kareem Ahmed, Kesk-Florida ülikooli abiprofessor. "Kui hakkasime sügavamale kaevama, mõistsime, et see on seotud nii sügava põhjaga nagu universumi päritolu."
Plahvatused võivad energiat vabastada kahel viisil: läbi deflagratsiooni, kui leek vabastab heli kiirusest aeglasemad rõhulained (mõelge, et vilkuv küünal vabastab kuumust) või detonatsioon, kui lained liiguvad ülehelikiirusel väljapoole (mõelge TNT-le plahvatav). Paljudel juhtudel võib deflagratsioon põhjustada detonatsiooni ja see üleminek (tuntud kui deflagratsioon-detonatsiooni üleminek ehk DDT) on võtmeks selgitamaks, kuidas supernoovad plahvatavad, kirjutasid uuringu autorid.
Varasemate uuringute simulatsioonid on näidanud, et leegid deflagratsiooniprotsessis võivad spontaanselt kiireneda, kui nad puutuvad kokku palju turbulentsi. See kiirendus tekitab tugevaid lööklaineid, mis muudavad leegi üha ebastabiilsemaks, mis võib lõpuks muuta sündmuse vägivaldseks detonatsiooniks.
See protsess selgitas, kuidas valged pöialpoisid (kord võimsate tähtede kompaktsed laibad) võivad miljonite aastate jooksul kosmoses õlitada, enne kui nad spontaanselt purskavad supernoova plahvatustes. Kuid DDT seletus supernoova plahvatuse kohta on ainult kunagi kinnitatud simulatsioonides ja seda pole kunagi eksperimentaalselt katsetatud. (Supernovasid on teadupärast raske luua Maal ilma märkimisväärsete meditsiiniliste ja hoolduskuludeta.) Niisiis testisid teadlased oma uues uuringus protsessi pisikeste keemiliste plahvatuste seeria abil, mis võivad areneda samamoodi nagu kauge supernoova.
Meeskond süütas nende plahvatused spetsiaalses seadmes, mida nimetatakse turbulentseks löögitoruks - õõnes, 5 jalga pikk (1,5 meetrit) ja 1,8 tolli laiune (4,5 cm) toru, mille ühes otsas oli sädesüüte. Toru teine ots jäeti lahti (võimaldades piiritlemata plahvatust) ja kogu aparaat vooderdati kaamerate ja rõhuanduritega.
Meeskond täitis toru mitmesuguse kontsentratsiooniga vesinikuga, seejärel süttis leek. Kui see laienes ja liikus toru avatud otsa poole, läbis leek terve rea pisikesi reste, mis muutsid tule üha turbulentsemaks. Turbulentse leegi ette paigaldatud rõhk, tekitades lõpuks ülehelikiiruselised lööklained ja vallandades detonatsiooni, mis raputas toru pikkust kuni viiekordse helikiirusega. (Ükski teadlane ei saanud nende kontrollitud plahvatuste tõttu vigastada.)
Keemiliste leegi katsete tulemustega lõid teadlased uue mudeli, et simuleerida seda, kuidas supernoova plahvatused võisid sarnastes tingimustes plahvatada. Teadlased leidsid, et tähe sees oleva õige tiheduse ja aine tüübi tõttu võib valge kääbuse põletav sisemus tekitada tõepoolest piisavalt turbulentseid laineid spontaanse plahvatuse tekitamiseks, täpselt nagu laboris nähtud.
Need tulemused, kui neid täiendavate uuringutega kinnitatakse, on midagi enamat kui lihtsalt meie teaduslike teadmiste laiendamine täheplahvatuste kohta; need võiksid ka parandada meie arusaamist (tunduvalt väiksematest) plahvatustest, mis meie maa peal autosid, lennukeid ja kosmoselaevu edasi ajavad, ütlesid teadlased. Hoidke oma kõrvad lahti, et suuremad paugud oleksid veel ees.
