佐治亚理工学院 蟹状星云是超新星遗迹
在(西方)1054年，中国天文学家记录了超新星爆炸星云的存在
信用:美国航天局，欧空局，J
德巴斯奎(STScI)，和R
赫特(加州理工/IPAC) 坐落在金牛座，一个旋转的宇宙气体的奇观，宽6光年，发出祖母绿和赤褐色的光芒
蟹状星云诞生于一颗超新星，一颗巨大恒星的爆炸，现在，一台双门大小的实验室机器复制了巨大的爆炸是如何描绘出天文漩涡的
“它有六英尺高，看起来像一大块比萨，顶部大约有四英尺宽，”本·穆斯说，他为佐治亚理工学院的一项研究制造了这台超新星机器
这台机器也只有一扇门那么薄，垂直竖立，底部是“比萨饼”的尖端
顶端一个简洁的爆炸将冲击波推向顶部，在机器的中间，冲击波穿过两层气体，使它们湍流混合成漩涡，就像超新星留下的一样
激光照亮漩涡，通过一个窗口，一个带有特写镜头的高速相机捕捉到了美丽，以及厘米级的数据，这些数据可以用公认的物理数学外推至天文尺度
让机器产生对研究自然有用的结果需要两年半的工程调整
匹配漩涡 “我们突然从一个完全静止的房间变成了一颗小超新星
这项研究的首席研究员、佐治亚理工学院乔治·W·布什的教授德韦什·兰詹说:“为了控制爆炸，我们做了大量的工程工作，同时让爆炸在可视化窗口中碰到气体界面的地方变得现实。”
伍德拉夫机械工程学院
冲击波形成微型超新星遗迹的黑白慢动作图像
学分:佐治亚理工学院 “最困难的部分是排除不属于超新星物理的人工产物
该研究的第一作者、兰詹实验室的研究生研究助理穆斯奇说:“我花了一年时间来处理掉一些东西，比如在房间里反弹的额外冲击波，或者从房间里漏进来的空气。”
“我还必须确保重力、背景辐射和温度不会影响物理学
" 研究人员将他们的结果发表在2020年6月17日的《天体物理学杂志》上
这项研究由美国政府资助
S
能源部的聚变能源科学计划
Musci计划与劳伦斯·利弗莫尔国家实验室合作，将机器的气体模式与超新星遗迹的实际数据进行比较
超新星的特殊爆炸 并非所有的星云都是超新星的残余，但许多是
它们和其他超新星遗迹始于一颗巨大的恒星
恒星是气体球，分层排列，当恒星在超新星爆发时，这些层使得美丽的漩涡形成
“在外部，气体密度低，在内部密度高，在恒星的深处，密度开始迫使气体在恒星的核心形成铁，”兰詹说
“在这一点之后，恒星耗尽了核燃料，因此核聚变产生的向外的力停止平衡向内的引力
“极端的引力使恒星坍缩，”Musci说
产生微型超新星遗迹的实验室机器大约有6英尺高
在底部，炸药的轻微爆炸将冲击波向上传送
它穿过中间的窗户，在那里它将气体层堵塞在一起，产生湍流
一台高速摄像机捕捉到了这些构造的形成
信用:佐治亚理工学院/莫斯科大学 在恒星的中心，有一个点爆炸，这就是超新星
它发出爆炸波，以光速的十分之一穿过气体，将气体层挤在一起
内层较重的气体将紊流露头插入外层较轻的气体中
然后在冲击波后面，压力下降，将气体拉出来，形成一种不同的湍流混合
“这是一个硬推，然后是一个长时间的拉或拉，”Musci说
爆炸模拟超新星 研究人员使用少量市售雷管(含有黑索今或研究部炸药，以及PETN或季戊四醇四硝酸酯)进行简洁的微型爆炸，通过机器中较重和较轻气体之间的界面发出干净的波
在自然界中，冲击波向四面八方呈球形传播，Musci在机器的冲击波中实现了曲率的部分表示
在自然界和机器中，气体之间的界面充满了微小的、不均匀的扭曲和弯曲，称为扰动，冲击波以倾斜的角度撞击它们
产生微型超新星遗迹的实验室机器大约有6英尺高
在底部，炸药的轻微爆炸将冲击波向上传送
它穿过中间的窗户，在那里它将气体层堵塞在一起，产生湍流
一台高速摄像机捕捉到了这些构造的形成
在这里，可以看到机器和所有辅助设备在适当的位置
第一作者本·穆斯检查了机器的腔室
信用:佐治亚理工学院/莫斯科大学 “这对于增加导致湍流的初始扰动很重要，因为这种不均匀性会在气体层之间的界面上施加扭矩，”穆斯基说
盘旋和卷曲接踵而至，形成超新星遗迹，这些遗迹膨胀了数千年，变得更加柔软和光滑，以其壮观的景象震撼着我们的心灵
对物理学家来说，这些最初的扭曲是非常容易辨认的结构，值得研究:重气体的湍流尖峰突出到轻气体中，轻气体的“气泡”被隔离在重气体的区域中，并且是早期湍流的典型卷曲
“我们看到的最有趣的事情之一与超新星的神秘有关——它们喷射出被称为喷出物的高密度气体，这可能有助于创造新的恒星
“我们在装置中看到了一些气体推进，重气体传播到轻气体中，”Musci说
超新星遗迹以每秒数百英里的速度不断膨胀，这种新机器有助于完善这些速度的计算，并有助于表征遗迹不断变化的形态
中国天文学家在1054年记录了蟹状星云的超新星，但是对于许多其他的遗迹，这台机器也可以帮助计算它们的诞生时刻
惯性约束聚变 这台机器的洞察力将反过来帮助核聚变能源的发展
这个被称为惯性约束聚变的过程将来自外部的极端力和热量均匀地施加到一个微小的区域，在这个区域里，两种氢同位素相互叠加，一种比另一种密度大
这些层被挤压在一起，直到原子核融合，释放出能量
聚变研究人员正在努力消除湍流混合
超新星中美丽的东西会降低核聚变的效率
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