V nedávno publikovaných prácach výskumníci odhadli rýchlosť kolapsu jadra supernov v Mliečnej dráhe na 1.63 ± 0.46 udalostí za storočie. Preto vzhľadom na poslednú udalosť supernovy SN 1987A bola pozorovaná pred 35 rokmi v roku 1987, ďalšiu udalosť supernovy v Mliečnej dráhe možno očakávať kedykoľvek v blízkej budúcnosti.
Životná dráha a hviezda & supernova
V časovom rozmedzí miliárd rokov, hviezdy prechádzajú životnou dráhou, rodia sa, starnú a nakoniec zomrú s výbuchom a následným rozptýlením hviezdnych materiálov do medzihviezdneho priestoru priestor ako prach alebo oblak.
Život a hviezda začína v hmlovine (oblaku prachu, vodíka, hélia a iných ionizovaných plynov), keď gravitačný kolaps obrovského oblaku vedie k vzniku protohviezdy. Toto ďalej rastie s narastaním plynu a prachu, až kým nedosiahne svoju konečnú hmotnosť. Konečná hmotnosť hviezda určuje jej životnosť, ako aj to, čo sa stane s hviezdou počas jej života.
Všetko hviezdy získavajú energiu z jadrovej fúzie. Jadrové palivo horiace v jadre vytvára silný vonkajší tlak v dôsledku vysokej teploty jadra. Toto vyrovnáva vnútornú gravitačnú silu. Rovnováha sa naruší, keď dôjde palivo v aktívnej zóne. Teplota klesá, vonkajší tlak klesá. V dôsledku toho sa gravitačná sila vnútorného stlačenia stáva dominantnou, čo núti jadro ku kontrakcii a kolapsu. To, ako hviezda nakoniec skončí po kolapse, závisí od hmotnosti hviezdy. V prípade supermasívnych hviezd, keď sa jadro zrúti v krátkom časovom intervale, vytvorí obrovské rázové vlny. Silný, svetelný výbuch sa nazýva supernova.
Táto prechodná astronomická udalosť nastáva počas posledného vývojového štádia hviezdy a zanecháva za sebou zvyšky supernovy. V závislosti od hmotnosti hviezdy môže byť zvyškom neutrónová hviezda alebo a čierna diera.
SN 1987A, posledná supernova
Poslednou supernovou bola SN 1987A, ktorú bolo možné vidieť na južnej oblohe pred 35 rokmi vo februári 1987. Bola to prvá takáto supernova viditeľná voľným okom od Keplerovej v roku 1604. Nachádza sa v neďalekom Veľkom Magellanovom oblaku (satelit galaxie Mliečnej dráhy), bola to jedna z najjasnejších explodujúcich hviezd za posledných viac ako 400 rokov, ktorá niekoľko mesiacov žiarila silou 100 miliónov sĺnk a poskytla jedinečnú príležitosť študovať fázy pred, počas a po smrti človeka. hviezda.
Štúdium supernovy je dôležité
Štúdium supernov je užitočné niekoľkými spôsobmi, ako je napríklad meranie vzdialeností priestor, chápanie rozširovania vesmír a povaha hviezd ako továrne všetkých prvkov, ktoré tvoria všetko (vrátane nás), ktoré sa nachádza v vesmír. Ťažšie prvky vzniknuté ako výsledok jadrovej fúzie (ľahších prvkov) v jadre hviezd, ako aj novovzniknuté prvky pri kolapse jadra sa rozložia po celom tele. priestor pri výbuchu supernovy. Supernovy hrajú kľúčovú úlohu pri distribúcii prvkov po celom svete vesmír.
Bohužiaľ, v minulosti nebolo veľa príležitostí pozorovať a študovať výbuch supernovy zblízka. Pozorné pozorovanie a štúdium výbuchu supernovy v našom dome galaxie Mliečna dráha by bola pozoruhodná, pretože štúdia za týchto podmienok by sa nikdy nemohla uskutočniť v laboratóriách na Zemi. Preto je nevyhnutné odhaliť supernovu hneď, ako začne. Ale ako sa dá vedieť, kedy sa má začať výbuch supernovy? Existuje nejaký systém včasného varovania, ktorý by zabránil výbuchu supernovy?
Neutrino, maják výbuchu supernovy
Na konci životného cyklu, keď hviezde dochádzajú ľahšie prvky ako palivo pre jadrovú fúziu, ktorá ju poháňa, prevládne vnútorný gravitačný tlak a vonkajšie vrstvy hviezdy začnú padať dovnútra. Jadro sa začne zrútiť a v priebehu niekoľkých milisekúnd sa jadro tak stlačí, že sa elektróny a protóny spoja a vytvoria neutróny a z každého vytvoreného neutrónu sa uvoľní neutríno.
Takto vytvorené neutróny tvoria protoneutrónovú hviezdu vo vnútri jadra hviezdy, na ktorú zvyšok hviezdy padá pod intenzívnym gravitačným poľom a odráža sa späť. Vygenerovaná rázová vlna rozloží hviezdu a zanechá jediný pozostatok jadra (neutrónovú hviezdu alebo a čierna diera v závislosti od hmotnosti hviezdy) za a zvyšok hmotnosti hviezdy sa rozptýli do medzihviezd priestor.
Obrovský výbuch neutrína vznikajúce v dôsledku gravitačného kolapsu jadra úniku do vonkajšieho priestor bez prekážok vďaka svojej neinteraktívnej povahe s hmotou. Asi 99 % gravitačnej väzbovej energie uniká ako neutrína (pred fotónmi, ktoré sú zachytené v poli) a pôsobí ako maják zabraňujúci výbuchu supernovy. Tieto neutrína môžu byť na Zemi zachytené neutrínovými observatóriami, ktoré zase fungujú ako včasné varovanie pred možným optickým pozorovaním výbuchu supernovy.
Unikajúce neutrína tiež poskytujú jedinečné okno do extrémnych udalostí vo vnútri explodujúcej hviezdy, ktoré môžu mať dôsledky na pochopenie základných síl a elementárnych častíc.
Systém včasného varovania supernovy (SNEW)
V čase poslednej pozorovanej supernovy s kolapsom jadra (SN1987A) bol tento jav pozorovaný voľným okom. Neutrína boli detegované dvoma vodnými Čerenkovovými detektormi, Kamiokande-II a experimentom Irvine-MichiganBrookhaven (IMB), ktorý pozoroval 19 udalostí interakcie neutrín. Detekcia neutrín by však mohla pôsobiť ako maják alebo alarm, ktorý bráni optickému pozorovaniu supernovy. V dôsledku toho rôzne observatóriá a astronómovia nemohli konať včas, aby študovali a zbierali údaje.
Od roku 1987 neutrínová astronómia značne pokročila. Teraz je zavedený systém varovania supernovy SNWatch, ktorý je naprogramovaný tak, aby vydal poplach odborníkom a príslušným organizáciám o možnom pozorovaní supernovy. A na celom svete existuje sieť neutrínových observatórií s názvom Supernova Early Warning System (SNEWS), ktoré kombinujú signály na zvýšenie spoľahlivosti detekcie. Každá bežná aktivita je jednotlivými detektormi hlásená na centrálny server SNEWS. Okrem toho SNEWS nedávno prešiel aktualizáciou na SNEWS 2.0, ktorá tiež produkuje upozornenia s nižšou spoľahlivosťou.
Bezprostredná supernova v Mliečnej dráhe
Neutrínové observatóriá rozmiestnené po celom svete sa zameriavajú na prvú detekciu neutrín v dôsledku kolapsu gravitačného jadra hviezd v našom dome galaxie. Ich úspech preto do veľkej miery závisí od rýchlosti kolapsu jadra supernovy v Mliečnej dráhe.
V nedávno publikovaných prácach výskumníci odhadli rýchlosť kolapsu jadra supernov v Mliečnej dráhe na 1.63 ± 0.46 udalostí za 100 rokov; približne jedna až dve supernovy za storočie. Ďalej odhady naznačujú, že časový interval medzi kolapsom supernovy jadra v Mliečnej dráhe by mohol byť medzi 47 až 85 rokmi.
Preto vzhľadom na poslednú udalosť supernovy SN 1987A bola pozorovaná pred 35 rokmi, ďalšiu udalosť supernovy v Mliečnej dráhe možno očakávať kedykoľvek v blízkej budúcnosti. S neutrínovými observatóriami zapojenými do siete na detekciu skorých výbuchov a vylepšeným systémom včasného varovania supernovy (SNEW) budú vedci v pozícii, aby sa zblízka pozreli na ďalšie extrémne udalosti spojené s výbuchom supernovy umierajúcej hviezdy. Bola by to významná udalosť a jedinečná príležitosť študovať fázy pred, počas a po smrti hviezdy pre lepšie pochopenie vesmír.
***
Zdroje:
- Ohňostroj galaxie, NGC 6946: What Make this galaxie také špeciálne? Vedecký Európan. Uverejnené 11. januára 2021. Dostupné na http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Scholberg K. 2012. Detekcia neutrín supernovy. Predtlač axRiv. Dostupný v https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Kharusi S Al, et al 2021. SNEWS 2.0: systém včasného varovania supernov novej generácie pre astronómiu s viacerými poslami. New Journal of Physics, zväzok 23, marec 2021. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F. a Cappellaroc E., 2021. O rýchlosti kolapsu supernov mliečnej dráhy. New Astronomy Volume 83, február 2021, 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Predtlač axRiv k dispozícii na https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Murphey, CT, et al 2021. História svedkov: distribúcia na oblohe, zistiteľnosť a miera supernov Mliečnej dráhy voľným okom. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, zväzok 507, vydanie 1, október 2021, strany 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Predtlač axRiv Dostupné na https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
***
