Supernova i reagensglasset

Kemisk kædereaktion simulerer strømme under stjerneudbrud

Iodat arseninsyreaktion i en vertikal forsøgscylinder med glycerin © Michael C. Rogers / University of Toronto
læst op

For første gang har forskere genskabt en supernova - eksplosionen af ​​en døende stjerne - i laboratoriet. Frem for alt var forsøget beregnet til at afklare, hvordan eksplosionen spreder sig, og hvilken rolle tyngdekraften og opdriften spiller i den. Videnskabelig gjorde forskerne ikke dette i en miniatureeksplosion, men ved hjælp af en kemisk kædereaktion.

I en Type-1a-supernova starter eksplosionen med en flammekugle dybt inde i en hvid dværg. Denne eksplosive kugle er meget lettere end omgivelserne, så den rejser sig hurtigt og spreder sig udad. Han skaber en eksplosionssky, der krones af en accelererende virvelring. Hvor nøjagtigt dette sker, og hvilke strømme og materielle bevægelser forekommer, er stadig ikke kendt.

Stjerneksplosion i miniatureformat

"Det er ekstremt svært at få øje på indersiden af ​​en stjerne, der eksploderer lysår væk, " forklarer Stephen Morris fra University of Toronto. Sammen med kolleger fra Rutgers University udviklede Michael Rogers og Morris derfor et eksperiment, som begivenhederne inde i en sådan døende stjerne kan gengives i miniature. "Vi oprettede en mindre version af denne proces ved at udløse en speciel kemisk reaktion i en lukket beholder, der producerer lignende udbruddsflag og hvirvelringe, " sagde forskeren. "Dette eksperiment er et vindue ind i de komplekse strømningsbevægelser, der ledsager en sådan begivenhed."

Kædereaktion producerer "eksplosionssky"

I en vertikal testcylinder med glycerol kørte forskerne en autokatalytisk selvstimulerende kemisk reaktion, den såkaldte iodat-arseninsyre-reaktion. Reaktionen, der udløses i bunden af ​​cylinderen, skaber en slags udbrudsky, der gradvist vokser opad. "En af de interessante dynamiske træk er, at i nogle tilfælde adskiller den accelererende spids af skyen sig fra den opstrømmende blanding, " beskriver forskerne reaktionen.

Den voksende reaktionssky skyer sammen øverst endda nogle virvelringe - svarende til røgringe fra en cigar eller en dampende dampmotor. Det særegne er, at hvirvelringene accelererer og stiger, selvom der ikke tilsættes nogen væske nedenunder, eller der genereres en ekstern strømning. udstilling

Opdrift genereret ved reaktion

"En supernova er et dramatisk eksempel på en kædereaktion, hvor tyngdekraft og opdrift er vigtige faktorer, " forklarer Rogers, hovedforfatter af undersøgelsen. ”Vi ønskede at finde ud af, hvordan strømningsbevægelserne i en sådan selvstimulerende kemisk reaktion ser ud.” Resultatet af eksperimentet vil snart blive offentliggjort i tidsskriftet Physics Review E .

Eksperimentet viser tydeligt, at opdrift er forårsaget af reaktionen i sig selv, hvilket gør det muligt at drage konklusioner om opførsel af stof i en eksploderende stjerne. Også her kan relikvier fra en supernova ofte ses ringe af udvist materiale. "Undersøgelsen af ​​sådanne eksplosioner i stjerner er afgørende for at forstå størrelsen og udviklingen af ​​vores univers, " forklarer Morris.

(University of Toronto, 06.12.2010 - NPO)