Riprodotta in laboratorio l’esplosione di una supernova in miniatura

Le supernove sono fra gli oggetti più affascinanti e misteriosi dell’universo. Una nuova macchina realizzata presso il Georgia Institute of Technology è riuscita a ricreare un’onda d’urto simile in un laboratorio.

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista The Astrophysical Journal. Immersa nella costellazione del Toro, la Nebulosa del Granchio è un vorticoso spettacolo di gas cosmici ricco di bagliori dalle molteplici tonalità smeraldo e ramato.

L’esplosione della Supernova può essere riprodotta grazie a macchinari d’avanguardia in laboratorio

È nata da una supernova e ora, in laboratorio, si è riusciti a replicare il modo in cui le immense esplosioni dipingono gli spettacolari turbinii astronomici che caratterizzano questi fenomeni. La macchina utilizzata è sottile come una porta, in posizione verticale con la punta della “fetta di pizza” rivolta verso il basso.

Una breve detonazione in quella punta spinge un’onda d’urto verso l’alto e, nel mezzo della macchina, l’onda passa attraverso due strati di gas, facendoli mescolare vorticosamente in turbinii come quelli lasciati dalle supernova. La luce laser illumina i turbinii che vengono catturati, attraverso una finestra, da una fotocamera ad alta velocità con una lente ravvicinata.

Insieme alla bellezza di questi vortici, vengono raccolti dei dati che attraverso relazioni fisico matematiche ben note, vengono estrapolati su scale astronomiche. Far ottenere alla macchina risultati utili per lo studio della natura di questi vortici ha richiesto due anni e mezzo di adeguamenti ingegneristici.

La parte difficile è stata la risoluzione dei problemi legati agli artefatti che non facevano parte della fisica delle supernova. Non tutte le nebulose sono resti di supernova, ma molte di esse lo sono e spesso nascono da una stella massiccia. Le stelle sono sfere di gas disposte in modo da formare degli strati che, quando una stella esplode in una supernova, danno forma a bellissimi turbinii.

L’origine della Supernova

Al centro della stella avviene una detonazione, che origina la supernova. Questa onda esplosiva viaggia a circa un decimo della velocità della luce, squarciando i gas presenti nei vari strati. Il gas più pesante che si trova negli strati più interni, induce degli impulsi turbolenti nel gas più leggero presente negli strati più esterni. Dopo il passaggio dell’onda d’urto, la pressione scende, facendo tornare indietro i gas e creando un tipo diverso di turbolenza.

I ricercatori hanno usato piccole quantità di un detonatore disponibile in commercio per realizzare l’esplosione in miniatura che ha inviato un’onda d’urto tra i gas più pesanti e quelli più leggeri. In natura, l’onda d’urto si diffonde con una simmetria sferica in tutte le direzioni e ciò ci ha fatto ottenere una riproduzione parziale di questa curvatura, nell’onda d’urto riprodotta dalla macchina.

Da tutte queste tortuosità e ghirigori che si espandono per migliaia di anni, derivano i resti di supernova. Per i fisici, queste torsioni iniziali sono strutture altamente riconoscibili e interessanti da studiare. I resti di supernova si espandono continuamente a velocità di centinaia di chilometri al secondo, e questa nuova macchina potrebbe aiutare a perfezionare i calcoli di tali velocità.

La supernova della Nebulosa del Granchio è apparsa per la prima volta nell’anno 1054 dagli astronomi cinesi. Tuttavia per molti altri resti di supernova potremmo essere in grado di calcolare il momento della loro nascita.