A pesquisa foi realizada por cientistas da Universidade de Connecticut, da Texas A&M University, da Universidade da Flórida Central, do Laboratório de Pesquisa Naval e do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea.
Uma das peças-chave desta explosão, presente virtualmente em todos os modelos, é a formação de uma onda de reação supersônica chamada detonação, que pode viajar mais rápido que a velocidade do som e é capaz de queimar todo o material de uma estrela antes que ela se disperse no vácuo do espaço.
Pela primeira vez, os pesquisadores foram capazes de demonstrar o processo de formação da detonação a partir de uma chama subsônica lenta usando experiências e simulações numéricas realizadas em alguns dos maiores supercomputadores dos EUA, publicou o portal Phys.org.
Os cientistas também aplicaram com sucesso os resultados para prever as condições de formação desta detonação em um dos cenários teóricos clássicos de explosão de supernova do Tipo Ia.
© NASA . NASA, JPL-CALTECH
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As explosões de supernovas do Tipo Ia acontecem quando o carbono e o oxigênio, compactados a uma densidade de aproximadamente 1.000 toneladas por centímetro cúbico no núcleo da estrela, queimam em reações termonucleares rápidas. A explosão resultante destrói a estrela em questão de segundos e ejeta a maior parte de sua massa, emitindo uma quantidade de energia igual à energia emitida pela estrela durante toda a sua vida útil.
Geralmente, para haver uma detonação, a queima deve ocorrer em um cenário confinado com barreiras, obstáculos ou fronteiras, que podem conter as ondas de pressão liberadas pela queima. No entanto, as estrelas não têm barreiras ou obstáculos, o que torna a formação de uma detonação enigmática.
Neste estudo, a equipe desenvolveu uma teoria unificada de deflagração-detonação induzida por turbulência, que descreve o mecanismo e as condições para desencadear a detonação em explosões químicas não confinadas e termonucleares.
De acordo com a teoria, se tomarmos uma mistura reativa, que queima e libera energia, e a agitarmos para criar turbulência intensa, isso pode resultar em uma instabilidade catastrófica, o que aumenta rapidamente a pressão no sistema, produzindo choques fortes e desencadeando uma detonação. Esta teoria explica assim as condições de formação de detonações em supernovas do Tipo Ia.
Os pesquisadores foram capazes de obter informação sobre os aspectos fundamentais dos processos físicos que controlam as explosões de supernovas porque as ondas de combustão termonuclear são semelhantes às ondas de combustão química na Terra, na medida em que são controladas pelos mesmos mecanismos físicos.
Devido às semelhanças, os resultados podem ser aplicados a vários sistemas de combustão terrestre em que se podem formar detonações, tais como no contexto de acidentes industriais envolvendo explosões gasosas, bem como novas aplicações de propulsão e conversão de energia, tais como motores baseados em detonação.
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