Äskettäin julkaistuissa julkaisuissa tutkijat ovat arvioineet supernovaytimen romahtamisen nopeudeksi Linnunradalla 1.63 ± 0.46 tapahtumaa vuosisadassa. Siksi, kun otetaan huomioon viimeinen supernovatapahtuma, SN 1987A, havaittiin 35 vuotta sitten vuonna 1987, seuraavaa supernovatapahtumaa Linnunradalla voidaan odottaa milloin tahansa lähitulevaisuudessa.
Elämänkulku a tähti & supernova
Miljardien vuosien mittakaavassa tähdet läpi elämänsä, he syntyvät, vanhenevat ja lopulta kuolevat räjähdyksessä ja sitä seuranneessa tähtimateriaalien leviämisessä tähtienvälisiksi tila pölynä tai pilvenä.
A. Elämä tähti alkaa sumusta (pölyn, vedyn, heliumin ja muiden ionisoituneiden kaasujen pilvessä), kun jättimäisen pilven painovoiman romahtaminen synnyttää prototähden. Tämä kasvaa edelleen kaasun ja pölyn kertyessä, kunnes se saavuttaa lopullisen massansa. Lopullinen massa tähti määrittää sen eliniän sekä sen, mitä tähdelle tapahtuu sen eliniän aikana.
Kaikki tähdet saavat energiansa ydinfuusiosta. Sydämessä palava ydinpolttoaine luo voimakasta painetta ulospäin korkeasta sydämen lämpötilasta johtuen. Tämä tasapainottaa sisäänpäin suuntautuvaa gravitaatiovoimaa. Tasapaino häiriintyy, kun sydämessä oleva polttoaine loppuu. Lämpötila laskee, ulospäin suuntautuva paine laskee. Tämän seurauksena sisäänpäin suuntautuvan puristuksen gravitaatiovoimasta tulee hallitseva, mikä pakottaa ytimen supistumaan ja romahtamaan. Millainen tähti lopulta päätyy romahduksen jälkeen, riippuu tähden massasta. Supermassiivisten tähtien tapauksessa kun ydin romahtaa lyhyessä ajassa, se luo valtavia shokkiaaltoja. Voimakasta, valovoimaista räjähdystä kutsutaan supernovaksi.
Tämä ohimenevä tähtitieteellinen tapahtuma tapahtuu tähden viimeisen evoluutiovaiheen aikana ja jättää jälkeensä supernovajäännöksen. Tähden massasta riippuen jäännös voi olla neutronitähti tai a musta aukko.
SN 1987A, viimeinen supernova
Viimeisin supernovatapahtuma oli SN 1987A, joka nähtiin eteläisellä taivaalla 35 vuotta sitten helmikuussa 1987. Se oli ensimmäinen paljaalla silmällä nähtävissä oleva supernovatapahtuma Keplerin vuoden 1604 jälkeen. Sijaitsee läheisessä Suuressa Magellanin pilvessä (satelliitti). galaxy Linnunradan), se oli yksi kirkkaimmista räjähtävistä tähdistä, joita on nähty yli 400 vuoteen ja joka leimahti 100 miljoonan auringon voimalla useita kuukausia ja tarjosi ainutlaatuisen mahdollisuuden tutkia vaiheita ennen, sen aikana ja sen jälkeen. tähti.
Supernovan tutkiminen on tärkeää
Supernovatutkimus on hyödyllinen monella tapaa, kuten etäisyyksien mittaamisessa tila, ymmärrys laajentumisesta maailmankaikkeus ja tähtien luonne kaikkien elementtien tehtaina, jotka tekevät kaiken (mukaan lukien meistä), joita löytyy maailmankaikkeus. Ydinfuusion seurauksena (kevyempien elementtien) syntyneet raskaammat alkuaineet tähtien ytimessä sekä äskettäin syntyneet elementit ytimen romahduksen aikana jakautuvat kaikkialle tila supernovaräjähdyksen aikana. Supernovilla on keskeinen rooli elementtien levittämisessä kaikkialle maailmankaikkeus.
Valitettavasti menneisyydessä ei ole ollut paljon mahdollisuuksia tarkkailla ja tutkia supernovaräjähdystä tarkasti. Supernovaräjähdyksen tarkka tarkkailu ja tutkimus kodissamme galaxy Linnunrata olisi merkittävä, koska tutkimusta näissä olosuhteissa ei koskaan voitaisi suorittaa maapallon laboratorioissa. Tästä syystä on välttämätöntä havaita supernova heti sen alkaessa. Mutta mistä tietää, milloin supernovaräjähdys on alkamassa? Onko olemassa varhaisvaroitusjärjestelmää supernovaräjähdyksen estämiseksi?
Neutrino, supernovaräjähdyksen majakka
Elämänsä lopulla, kun tähdestä loppuvat kevyemmät alkuaineet polttoaineeksi sitä voimanlähteenä toimivalle ydinfuusiolle, sisäänpäin suuntautuva gravitaatiovoima hallitsee ja tähden ulommat kerrokset alkavat pudota sisäänpäin. Ydin alkaa romahtaa ja muutamassa millisekunnissa ydin puristuu niin kokoon, että elektronit ja protonit yhdistyvät muodostaen neutroneja ja jokaista muodostunutta neutronia kohti vapautuu neutrino.
Näin muodostuneet neutronit muodostavat protoneutronitähden tähden ytimen sisällä, jolle loput tähdestä putoavat alas voimakkaan gravitaatiokentän alaisena ja pomppaavat takaisin. Syntynyt shokkiaalto hajottaa tähden jättäen ainoan ytimen jäännöksen (neutronitähden tai a musta aukko tähden massasta riippuen) takana ja loput tähden massa hajoaa tähtienväliseksi tila.
Valtava purskahdus neutriinot syntyy painovoiman aiheuttaman ytimen romahtamisen seurauksena tila esteetön, koska se ei ole vuorovaikutteinen aineen kanssa. Noin 99 % painovoiman sitoutumisenergiasta pakenee neutriinoina (ennen kuin fotoneja, jotka jäävät kenttään loukkuun) ja toimii majakkana, joka estää supernovaräjähdyksen. Neutriinoobservatoriot voivat vangita nämä neutriinot maan päällä, mikä puolestaan toimia varhaisena varoituksena mahdollisesta optisesta havainnosta supernovaräjähdyksestä pian.
Pakenevat neutriinot tarjoavat myös ainutlaatuisen ikkunan äärimmäisiin tapahtumiin räjähtävän tähden sisällä, mikä voi vaikuttaa perusvoimien ja alkuainehiukkasten ymmärtämiseen.
Supernova Early Warning System (UUSI)
Viimeisimmän havaitun ytimen romahtamisen supernovan (SN1987A) aikaan ilmiö havaittiin paljaalla silmällä. Neutriinot havaittiin kahdella Cherenkov-vesidetektorilla, Kamiokande-II:lla ja Irvine-MichiganBrookhaven (IMB) -kokeella, jotka olivat havainneet 19 neutriinovuorovaikutustapahtumaa. Neutriinojen havaitseminen voisi kuitenkin toimia majakkana tai hälytyksenä, joka estää supernovan optisen havainnoinnin. Tämän seurauksena useat observatoriot ja tähtitieteilijät eivät voineet toimia ajoissa tutkiakseen ja kerätäkseen tietoja.
Vuodesta 1987 lähtien neutriinotähtitiede on edistynyt paljon. Nyt käytössä on supernovahälytysjärjestelmä SNWatch, joka on ohjelmoitu hälyttämään asiantuntijoita ja asiaankuuluvia organisaatioita mahdollisesta supernovahavainnosta. Ja eri puolilla maailmaa on neutriinoobservatorioiden verkosto, nimeltään Supernova Early Warning System (SNEWS), joka yhdistää signaaleja parantaakseen havainnoinnin luottamusta. Kaikista tavanomaisista toiminnoista ilmoitetaan yksittäisten ilmaisimien kautta keskitetylle SNEWS-palvelimelle. Lisäksi SNEWS oli äskettäin päivitetty SNEWS 2.0 -versioon, joka tuottaa myös heikommin luotettavia hälytyksiä.
Välitön supernova Linnunradassa
Neutriino-observatoriot, jotka ovat levinneet ympäri maailmaa, pyrkivät havaitsemaan ensimmäistä kertaa neutriinoja, jotka johtuvat kotimme tähtien painovoiman ytimen romahtamisesta galaxy. Niiden menestys on siksi hyvin riippuvainen supernovaytimen romahtamisnopeudesta Linnunradassa.
Äskettäin julkaistuissa julkaisuissa tutkijat ovat arvioineet supernovaytimen romahtamisen nopeudeksi Linnunradalla 1.63 ± 0.46 tapahtumaa 100 vuodessa; suunnilleen yhdestä kahteen supernovaa vuosisadassa. Lisäksi arviot viittaavat siihen, että aikaväli ytimen romahduksen supernovan välillä Linnunradassa voisi olla 47-85 vuotta.
Siksi, kun otetaan huomioon viimeinen supernovatapahtuma, SN 1987A, havaittiin 35 vuotta sitten, seuraavaa supernovatapahtumaa Linnunradalla voidaan odottaa milloin tahansa lähitulevaisuudessa. Kun neutrinoobservatoriot on verkotettu havaitsemaan varhaisia purkauksia, ja päivitetty Supernova Early Warning System (SNEW) -järjestelmä on käytössä, tutkijat pystyvät tarkastelemaan tarkasti seuraavia äärimmäisiä tapahtumia, jotka liittyvät kuolevan tähden supernovaräjähdyksiin. Tämä olisi tärkeä tapahtuma ja ainutlaatuinen tilaisuus tutkia vaiheita ennen, sen aikana ja sen jälkeen tähden kuolemaa ymmärtääksesi paremmin maailmankaikkeus.
***
Lähteet:
- Ilotulitus Galaxy, NGC 6946: Mikä tekee tästä Galaxy niin erityinen? Tieteellinen eurooppalainen. Julkaistu 11. tammikuuta 2021. Saatavilla osoitteessa 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. Saatavilla https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Kharusi S Al, et ai 2021. SNEWS 2.0: seuraavan sukupolven supernova-varhaisvaroitusjärjestelmä monen lähettimen tähtitiedettä. New Journal of Physics, 23. osa, maaliskuu 2021. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F. ja Cappellaroc E., 2021. On the rate of core romahduksen supernovat in the Linnunradalla. New Astronomy Volume 83, helmikuu 2021, 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Preprint axRiv saatavilla osoitteessa https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Murphey, CT, et ai 2021. Todistamassa historiaa: Linnunradan supernovien leviäminen taivaalla, havaittavuus ja paljain silmin tapahtuva määrä. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, osa 507, numero 1, lokakuu 2021, sivut 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Preprint axRiv Saatavilla osoitteessa https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
***
