超新星是宇宙中能量最高的事件之一，由此產生的星雲是觀星者的最愛。為了更好地了解它們背後的物理學原理，佐治亞理工學院的研究人員在實驗室里製造了一台「超新星機」。恆星基本上是由氣體組成的揮發性天體，通過一種微妙的平衡作用維持了數百萬年。強烈的引力想把物質拉向中心，但核心的核聚變同時也在向外推。但最終，核心的核燃料不可避免地耗盡，引力贏得了這場戰鬥。
然後恆星很快向內塌縮，產生的沖擊波將物質以極快的速度向外飛出。這個事件就是超新星，旋轉的氣體和物質就是星雲，而中心形成的緻密物體就是中子星或黑洞。而現在，佐治亞理工學院的研究人員已經在實驗室里重現了這一過程。他們的「超新星機」是為了研究產生一些太空中最令人驚嘆的景象的湍流物理學。
這個裝置的形狀就像一塊披薩，尖尖的一端貼着地面，高6英尺（1.8米），頂部寬約4英尺（1.2米）。中間的窗口顯示出一個包含不同密度氣體的房間–較重的氣體沉在底部，而較輕的氣體則漂浮在頂部。這模仿了恆星內部的不同氣體層。
為了觸發「超新星」，機器底部有一個小盒子，里面裝着被稱為研究部爆炸物（RDX）和季戊四醇四硝酸酯（PETN）的東西。這將產生一個微型包含的爆炸，通過披薩片和氣體發出沖擊波，使它們混合。這些氣體被激光照亮，使高速攝像機可以觀察到厘米級的情況。而漩渦、扭曲的結果很有超新星的感覺。重質氣體的柱子被強行向上穿過輕質層，之後波後的壓力下降又將兩類氣體向下拉伸，混合得更加徹底。
「我們看到的最有趣的事情之一與超新星的一個謎團有關–它們將被稱為噴射物的高密度氣體射出，這可能有助於創造新的恆星，」該研究的第一作者Ben Musci說。「我們在裝置中看到了這種氣體推進的一些情況，重氣體被傳播到輕氣體中去了。」
當然，這種機器只能捕捉到真實事物的一個縮影。研究小組非常小心地在結果中考慮了背景輻射、溫度和地球引力。另外，機器的形狀只能重現超新星的二維切片–當然，通常情況下，超新星的發生是一個膨脹的三維球。
不過，該團隊表示，「超新星機」還是可以幫助天文學家計算星雲中氣體的速度，更准確地確定它們誕生的時間。研究人員表示，它甚至可以反向投入工作，幫助開發核聚變反應堆。
這項研究發表在《天體物理學雜誌通訊》上。在下面的視頻中可以看到「超新星機」的工作情況。
來源：cnBeta
