شبیه سازی انفجار ابرنواختر در آزمایشگاه با استفاده از توپ فوم و لیزر

ابرنواخترها می توانند امواج ضربه ای ایجاد کنند که ممکن است تشکیل ستارگان جدید را تحریک کند، فرآیندی که محققان اکنون با استفاده از توپ های کوچک فوم و لیزر بازسازی کرده اند.

توسط لیا کرین

شبیه سازی ابرهای گازی در فضا با استفاده از توپ های فوم و لیزر به ما کمک می کند تا یاد بگیریم چگونه ابرنواخترها می توانند تشکیل ستاره را تحریک کنند. این آزمایش‌های در مقیاس کوچک می‌توانند درک ما را از شکل‌گیری منظومه شمسی، که احتمالاً در چنین ابری متولد شده‌اند، عمیق‌تر کنند.

اخترفیزیکدانان بر این باورند که ابرهای مولکولی، که توده‌هایی از گاز، غبار و فضا هستند، می‌توانند در هنگام تعامل با امواج ضربه‌ای ابرنواخترها، به مهدکودک‌های ستاره‌ای تبدیل شوند. در تئوری، امواج ضربه ای گاز را کشیده و فشرده می کنند و مناطق متراکمی را ایجاد می کنند که سپس می توانند به ستاره ها سقوط کنند. بررسی دقیق این فرآیند از دور دشوار است، اگرچه شامل اثرات دینامیکی پیچیده ای مانند اغتشاشاتی است که شبیه سازی آن در رایانه ها دشوار است.

یک راه حل این است که مدل هایی از این سیستم ها را در آزمایشگاه بسازیم که رفتار مشابهی داشته باشند و بتوان آن ها را با جزئیات مشاهده کرد. برونو آلبرتازی در École Polytechnique در پاریس و همکارانش از کره ای از فوم کربن-هیدروژن به عرض حدود 1 میلی متر برای نمایش ابر مولکولی استفاده کردند.

آنها توپ را در محفظه ای با یک پین کوچک کربنی قرار دادند، سپس یک لیزر پرقدرت به سمت پین شلیک کردند و توپ را به سرعت گرم کردند تا زمانی که منفجر شد. آلبرتازی می گوید: «این شبیه به انفجار ستاره است، اما بسیار کوچکتر است. این انفجار یک موج ضربه ای را از طریق فوم ارسال کرد، شبیه به موج ضربه ای که یک ابرنواختر می تواند از طریق یک ابر مولکولی ارسال کند.

محققان سپس توپ فوم را تجزیه و تحلیل کردند تا ببینند که آیا پس از عبور موج ضربه ای، لکه های متراکم غیرعادی در آن وجود دارد یا خیر. این تکه‌ها نشان‌دهنده مناطق متراکم در ابر مولکولی هستند که می‌توانند روی خود فرو بریزند و ستاره‌ها را تشکیل دهند.

آنها فشار کمی پیدا کردند، اما زمانی که به جای یک انفجار، دو انفجار را به راه انداختند، 30 درصد بیشتر را دیدند. این نشان می‌دهد که این فرآیند ممکن است در بخش‌هایی از کیهان که تعداد زیادی ستارگان هم سن و در نتیجه ابرنواخترهای زیادی وجود دارند، اهمیت بیشتری داشته باشد. آلبرتازی می‌گوید، با این حال، مشاهدات دقیق‌تری از این آزمایش‌ها برای دانستن میزان واقعی فشار و اهمیت این فرآیند در کیهان لازم است.

مرجع مجله: ماده و تشعشع در حد افراطdoi: 10.1063/5.0068689

برای سفر در سراسر کهکشان و فراتر از آن، هر جمعه، برای خبرنامه رایگان Launchpad ما ثبت نام کنید