În lucrări publicate recent, cercetătorii au estimat rata colapsului nucleului supernovei în Calea Lactee la 1.63 ± 0.46 evenimente pe secol. Prin urmare, având în vedere ultimul eveniment de supernovă, SN 1987A a fost observat acum 35 de ani în 1987, următorul eveniment de supernovă din Calea Lactee poate fi așteptat oricând în viitorul apropiat.
Cursul de viață al unui stea & supernova
Pe scara de timp a miliarde de ani, stele trec printr-un curs de viață, se nasc, îmbătrânesc și în cele din urmă mor cu explozie și dispersarea ulterioară a materialelor stelare în interstelare. spaţiu ca praf sau nor.
Viața unui stea începe într-o nebuloasă (nor de praf, hidrogen, heliu și alte gaze ionizate) când prăbușirea gravitațională a unui nor gigant dă naștere unei protostele. Aceasta continuă să crească în continuare odată cu acumularea de gaz și praf până când atinge masa finală. Masa finală a stea determină durata de viață a acesteia, precum și ceea ce se întâmplă cu steaua în timpul vieții sale.
TOATE stele își obțin energia din fuziunea nucleară. Combustibilul nuclear care arde în miez creează o presiune puternică spre exterior datorită temperaturii ridicate a miezului. Aceasta echilibrează forța gravitațională interioară. Echilibrul este perturbat atunci când combustibilul din miez se epuizează. Temperatura scade, presiunea exterioară scade. Ca rezultat, forța gravitațională a strângerii spre interior devine dominantă, forțând miezul să se contracte și să se prăbușească. Cum ajunge o stea în cele din urmă după prăbușire depinde de masa stelei. În cazul stelelor supermasive, atunci când nucleul se prăbușește într-un interval scurt de timp, creează unde de șoc enorme. Explozia puternică și luminoasă se numește supernova.
Acest eveniment astronomic tranzitoriu are loc în timpul ultimului stadiu evolutiv al unei stele și lasă în urmă rămășițe de supernova. În funcție de masa stelei, rămășița ar putea fi o stea neutronică sau a gaură neagră.
SN 1987A, ultima supernovă
Ultimul eveniment de supernovă a fost SN 1987A, care a fost văzut pe cerul sudic în urmă cu 35 de ani, în februarie 1987. A fost primul astfel de eveniment de supernovă vizibil cu ochiul liber de la cel al lui Kepler în 1604. Situat în Marele Nor Magellanic din apropiere (un satelit galaxie din Calea Lactee), a fost una dintre cele mai strălucitoare stele care explodează văzute în mai mult de 400 de ani, care a aprins cu puterea a 100 de milioane de sori timp de câteva luni și a oferit o oportunitate unică de a studia fazele înainte, în timpul și după moartea unui stea.
Studiul supernovei este important
Studiul supernovei este util în mai multe moduri, cum ar fi măsurarea distanțelor în spaţiu, înțelegerea extinderii univers și natura stelelor ca fabrici ale tuturor elementelor care fac totul (inclusiv noi) găsit în univers. Elementele mai grele formate ca urmare a fuziunii nucleare (a elementelor mai ușoare) în miezul stelelor, precum și elementele nou create în timpul colapsului miezului sunt distribuite în întregime. spaţiu în timpul exploziei supernovei. Supernovele joacă un rol cheie în distribuirea elementelor în tot univers.
Din păcate, nu au existat prea multe oportunități în trecut de a observa și a studia îndeaproape explozia supernovei. Observarea atentă și studiul exploziei supernovei în casa noastră galaxie Calea Lactee ar fi remarcabilă deoarece studiul în acele condiții nu ar putea fi niciodată efectuat în laboratoare de pe Pământ. De aici este imperativ să detectăm supernova de îndată ce începe. Dar, de unde știi când o explozie de supernovă este pe cale să înceapă? Există vreun sistem de avertizare timpurie pentru a împiedica explozia supernovei?
Neutrino, farul exploziei supernovei
Pe la sfârșitul cursului vieții, pe măsură ce o stea rămâne fără elemente mai ușoare ca combustibil pentru fuziunea nucleară care o alimentează, împingerea gravitațională spre interior domină și straturile exterioare ale stelei încep să cadă în interior. Miezul începe să se prăbușească și în câteva milisecunde miezul devine atât de comprimat încât electronii și protonii se combină pentru a forma neutroni și un neutrin este eliberat pentru fiecare neutron format.
Neutronii astfel formați constituie o stea proto-neutronă în interiorul miezului stelei, pe care restul stelei cad sub câmp gravitațional intens și revine. Unda de șoc generată dezintegrează steaua lăsând singurul nucleu remanent (o stea neutronică sau a gaură neagră în funcție de masa stelei) în spate și restul masei stelei se dispersează în interstelar spaţiu.
Explozia enormă a neutrini produs ca urmare a scăpării gravitaționale a miezului în exterior spaţiu nestingherită datorită naturii sale neinteractive cu materia. Aproximativ 99% din energia de legare gravitațională scapă ca neutrini (înaintea fotonilor care sunt prinși în câmp) și acționează ca un far de împiedicare a exploziei supernovei. Acești neutrini pot fi capturați pe pământ de către observatoarele de neutrini care, la rândul lor, acționează ca o avertizare timpurie a unei posibile observații optice a exploziei supernovei în curând.
Neutrinii care evadează oferă, de asemenea, o fereastră unică asupra întâmplărilor extreme din interiorul unei stele care explodează, care ar putea avea implicații în înțelegerea forțelor fundamentale și a particulelor elementare.
Sistem de avertizare timpurie Supernova (SNEW)
La momentul ultimei supernove observate cu colaps al miezului (SN1987A), fenomenul a fost observat cu ochiul liber. Neutrinii au fost detectați de două detectoare de apă Cherenkov, Kamiokande-II și experimentul Irvine-MichiganBrookhaven (IMB), care a observat 19 evenimente de interacțiune cu neutrini. Cu toate acestea, detectarea neutrinilor ar putea acționa ca far sau alarmă pentru a împiedica observarea optică a supernovei. Ca urmare, diverse observatoare și astronomi nu au putut acționa la timp pentru a studia și a aduna date.
Din 1987, astronomia neutrinilor a avansat mult. Acum, sistemul de alertă SNWatch este în vigoare, care este programat să sune o alarmă experților și organizațiilor relevante cu privire la o posibilă observare a supernovei. Și există o rețea de observatoare de neutrini în întreaga lume, numită Supernova Early Warning System (SNEWS), care combină semnale pentru a îmbunătăți încrederea într-o detecție. Orice activitate obișnuită este notificată unui server central SNEWS de către detectoare individuale. În plus, SNEWS a suferit recent o actualizare la SNEWS 2.0, care produce, de asemenea, alerte de încredere scăzută.
Supernova iminentă în Calea Lactee
Observatoarele de neutrini răspândite în întreaga lume urmăresc prima detectare a neutrinilor care rezultă din prăbușirea nucleului gravitațional al stelelor din casa noastră. galaxie. Prin urmare, succesul lor depinde foarte mult de rata colapsului nucleului supernovei din Calea Lactee.
În lucrări publicate recent, cercetătorii au estimat rata colapsului nucleului supernovei în Calea Lactee la 1.63 ± 0.46 evenimente la 100 de ani; aproximativ una până la două supernove pe secol. În plus, estimările sugerează că intervalul de timp dintre colapsul nucleului supernovei din Calea Lactee ar putea fi între 47 și 85 de ani.
Prin urmare, având în vedere ultimul eveniment de supernovă, SN 1987A a fost observat acum 35 de ani, următorul eveniment de supernovă din Calea Lactee poate fi așteptat oricând în viitorul apropiat. Cu observatoarele de neutrini conectate în rețea pentru a detecta exploziile timpurii și sistemul de avertizare timpurie al supernovei (SNEW) îmbunătățit, oamenii de știință vor fi în măsură să privească îndeaproape următoarele evenimente extreme asociate cu explozia supernovei a unei stele pe moarte. Acesta ar fi un eveniment important și o oportunitate unică de a studia fazele înainte, în timpul și după moartea unei stele pentru o mai bună înțelegere a univers.
***
Surse:
- Artificiile Galaxie, NGC 6946: Ce face asta Galaxie atât de special? științific european. Postat pe 11 ianuarie 2021. Disponibil la http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Scholberg K. 2012. Supernova Neutrino Detection. Preprint axRiv. Disponibil la https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Kharusi S Al, et al 2021. SNEWS 2.0: un sistem de avertizare timpurie a supernovei de ultimă generație pentru astronomia cu mai mulți mesageri. New Journal of Physics, volumul 23, martie 2021. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F. și Cappellaroc E., 2021. Despre rata de colaps al nucleului supernovelor în calea lactee. New Astronomy Vol. 83, februarie 2021, 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Preprint axRiv disponibil la https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Murphey, CT, et al 2021. Asistăm la istorie: distribuția cerului, detectabilitatea și ratele supernovelor din Calea Lactee cu ochiul liber. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, volumul 507, numărul 1, octombrie 2021, paginile 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Preprint axRiv Disponibil la https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
***
