Sekitar 14 miliar tahun yang lalu, semua materi di alam semesta secara spontan meletus dari satu titik kecil yang tak terhingga padat. Aman untuk mengatakan bahwa peristiwa ini, Big Bang, adalah ledakan terbesar dalam sejarah alam semesta. Sekarang, para ilmuwan sedang melihat beberapa ledakan terkecil di alam semesta - ledakan kimia kecil dalam tabung selebar 2 inci (5 sentimeter) - untuk mencoba menjelaskan bagaimana ledakan primordial itu terjadi.
Menurut penulis studi baru, yang diterbitkan Kamis (31 Oktober) dalam jurnal Science, setiap ledakan di kosmos - apakah itu bintang supernova atau setetes bensin terakhir yang terbakar di mesin mobil Anda - mengikuti serangkaian yang sama aturan
Namun, aturan-aturan itu sangat sulit untuk dipatok untuk ledakan yang tidak terbatas (yang terjadi di tempat terbuka, tanpa ada dinding atau penghalang yang memasukkannya), karena ledakan-ledakan ini dapat berubah dari nugget api menjadi bola api yang kacau balau tanpa ada provokasi. . Sekarang, setelah mempelajari serangkaian ledakan bahan kimia terkontrol di laboratorium mereka, para penulis penelitian mengatakan mereka telah menemukan "mekanisme terpadu" dari ledakan tidak terbatas yang menghubungkan ledakan terkecil dan terbesar di alam semesta.
Kuncinya, tim menemukan, adalah turbulensi; dengan cukup turbulensi yang berkobar di api, sejumlah besar tekanan dapat menumpuk, sampai nyala melepaskan gelombang kejut yang memicu ledakan. Penemuan ini bisa menjadi alat penting dalam memahami persis bagaimana supernova terjadi dan bahkan mungkin memberi petunjuk kepada ilmuwan tentang bagaimana Big Bang secara spontan berevolusi dari inti materi ke alam semesta seperti yang kita ketahui, kata para peneliti.
"Kami mendefinisikan kriteria kritis di mana kami dapat menggerakkan nyala api untuk menghasilkan turbulensi sendiri, mempercepat secara spontan" dan kemudian meledak, rekan penulis studi Kareem Ahmed, asisten profesor di University of Central Florida, mengatakan dalam sebuah pernyataan. "Ketika kami mulai menggali lebih dalam, kami menyadari bahwa ini berhubungan dengan sesuatu yang sedalam asal usul alam semesta."
Ledakan dapat melepaskan energi dalam dua cara: melalui deflagration, ketika nyala melepaskan gelombang tekanan yang bergerak lebih lambat daripada kecepatan suara (pikirkan lilin yang berkedip-kedip melepaskan panas), atau ledakan, ketika gelombang bergerak ke luar dengan kecepatan supersonik (pikirkan sebatang TNT) meledak). Dalam banyak kasus, deflagrasi dapat menyebabkan ledakan, dan transisi itu (dikenal sebagai transisi deflagration-to-detonation, atau DDT) adalah kunci untuk menjelaskan bagaimana supernova meledak ke dalam tindakan, tulis penulis penelitian.
Simulasi dalam studi sebelumnya telah menunjukkan bahwa api dalam proses deflagration dapat secara spontan berakselerasi jika mereka terkena banyak turbulensi. Akselerasi ini menghasilkan gelombang kejut yang kuat yang membuat nyala api semakin tidak stabil, yang pada akhirnya dapat mengubah peristiwa tersebut menjadi ledakan hebat.
Proses ini dapat menjelaskan bagaimana katai putih (mayat kompak dari bintang yang dulunya perkasa) dapat membara di ruang angkasa selama jutaan tahun sebelum meledak secara spontan dalam ledakan supernova. Namun, penjelasan DDT tentang ledakan supernova hanya pernah divalidasi dalam simulasi dan tidak pernah diuji secara eksperimental. (Supernova terkenal sulit untuk dibuat di Bumi tanpa mengeluarkan biaya medis dan perawatan yang signifikan.) Jadi, dalam studi baru mereka, para peneliti menguji proses melalui serangkaian ledakan kimia kecil, yang dapat berevolusi dengan cara yang sama seperti supernova jauh.
Tim menyalakan ledakan mereka dalam perangkat khusus yang disebut tabung kejut turbulen, sebuah lubang, 5 kaki (1,5 meter), selebar 1,8 inci (4,5 cm) tabung selubung, ditutup dengan percikan api di salah satu ujungnya. Ujung tabung lainnya dibiarkan terbuka (memungkinkan untuk ledakan tanpa batas), dan seluruh peralatan dilapisi dengan kamera dan sensor tekanan.
Tim mengisi tabung dengan berbagai konsentrasi gas hidrogen, kemudian memicu nyala api. Saat meluas dan bergerak ke ujung terbuka tabung, nyala api melewati serangkaian gerbang kecil yang membuat api semakin bergejolak. Tekanan dipasang di depan api turbulen, akhirnya menciptakan gelombang kejut supersonik dan memicu ledakan yang meroket ke bawah tabung hingga lima kali kecepatan suara. (Tidak ada ilmuwan yang terluka oleh ledakan terkendali ini.)
Dengan hasil dari percobaan api kimia, para peneliti menciptakan model baru untuk mensimulasikan bagaimana ledakan supernova bisa meledak dalam kondisi yang sama. Para ilmuwan menemukan bahwa, mengingat kerapatan dan jenis materi yang tepat di dalam bintang, interior kerdil putih yang terbakar memang bisa menciptakan gelombang turbulen yang cukup untuk memicu ledakan spontan, seperti yang terlihat di laboratorium.
Hasil ini, jika diverifikasi oleh penelitian lebih lanjut, akan melakukan lebih dari sekedar memperluas pengetahuan ilmiah kita tentang ledakan bintang; mereka juga dapat meningkatkan pemahaman kita tentang ledakan (yang jauh lebih kecil) yang mendorong mobil, pesawat, dan pesawat ruang angkasa kita di Bumi ini, kata para peneliti. Buka telinga Anda untuk poni yang lebih besar belum datang.
