У нещодавно опублікованих роботах дослідники оцінили швидкість колапсу ядра наднової в Чумачному Шляху в 1.63 ± 0.46 події на століття. Тому, враховуючи останню подію наднової, SN 1987A, спостерігали 35 років тому в 1987 році, наступну наднову подію в Чумацького Шляху можна очікувати в будь-який час найближчим часом.
Життєвий шлях а зірка & наднова
У масштабі мільярдів років, Число зірок: проходять життєвий шлях, вони народжуються, старіють і, нарешті, вмирають із вибухом і подальшим розсіюванням зоряних матеріалів у міжзоряному просторі простір як пил або хмара.
Життя а зірка починається в туманності (хмарі пилу, водню, гелію та інших іонізованих газів), коли гравітаційний колапс гігантської хмари породжує протозірку. Він продовжує зростати з накопиченням газу та пилу, поки не досягне своєї остаточної маси. Остаточна маса в зірка визначає час її життя, а також те, що відбувається із зіркою протягом її життя.
ВСІ Число зірок: отримують енергію від ядерного синтезу. Ядерне паливо, що горить в активній зоні, створює сильний зовнішній тиск через високу температуру активної зони. Це врівноважує внутрішню силу тяжіння. Баланс порушується, коли закінчується паливо в активній зоні. Температура знижується, зовнішній тиск знижується. У результаті гравітаційна сила стискання всередину стає домінуючою, змушуючи ядро стискатися та руйнуватися. Те, як зірка врешті-решт закінчиться після колапсу, залежить від маси зірки. У випадку надмасивних зірок, коли ядро руйнується за короткий проміжок часу, воно створює величезні ударні хвилі. Потужний яскравий вибух називається надновою.
Ця короткочасна астрономічна подія відбувається на останній стадії еволюції зірки та залишає за собою залишки наднової. Залежно від маси зірки, залишок може бути нейтронною зіркою або a Чорна діра.
SN 1987A, остання наднова
Останньою надновою була SN 1987A, яку спостерігали на південному небі 35 років тому, у лютому 1987 року. Це була перша подібна наднова, яку можна було побачити неозброєним оком після Кеплера в 1604 році. Вона розташована у Великій Магеллановій Хмарі (супутнику). галактика Чумацького Шляху), це була одна з найяскравіших зірок, що вибухають за понад 400 років, яка протягом кількох місяців палала силою 100 мільйонів сонць і надавала унікальну можливість вивчити фази до, під час і після смерті зірка.
Вивчення наднової є важливим
Дослідження наднових корисно кількома способами, наприклад вимірюванням відстаней простір, розуміння розширення всесвіт і природа зірок як фабрик усіх елементів, які створюють все (включно з нами), знайдене в всесвіт. Важчі елементи, що утворюються в результаті ядерного синтезу (легших елементів) у ядрі зірок, а також новоутворені елементи під час колапсу ядра розподіляються по всьому простір під час вибуху наднової. Наднові грають ключову роль у розподілі елементів по всьому світу всесвіт.
На жаль, у минулому не було багато можливостей уважно спостерігати та вивчати вибух наднової. Ретельне спостереження та вивчення вибуху наднової зірки в нашому домі галактика Чумацький Шлях був би чудовим, оскільки дослідження в таких умовах ніколи не можна було б проводити в лабораторіях на Землі. Тому важливо виявити наднову, як тільки вона почнеться. Але як дізнатися, коли ось-ось почнеться вибух наднової? Чи існує система раннього попередження про перешкоджання вибуху наднової?
Нейтрино, маяк вибуху наднової
Приблизно в кінці життєвого шляху, коли у зірки закінчуються більш легкі елементи як паливо для ядерного синтезу, який забезпечує її живлення, внутрішнє гравітаційне поштовх домінує, і зовнішні шари зірки починають падати всередину. Ядро починає руйнуватися, і за кілька мілісекунд ядро стискається настільки, що електрони і протони об’єднуються, утворюючи нейтрони, і для кожного утвореного нейтрона виділяється нейтрино.
Утворені таким чином нейтрони утворюють протонейтронну зірку всередині ядра зірки, на яку решта зірки падає під інтенсивним гравітаційним полем і відскакує назад. Створена ударна хвиля розпадає зірку, залишаючи єдине ядро, що залишилося (нейтронна зірка або a Чорна діра залежно від маси зірки) позаду, а решта маси зірки розсіюється в міжзоряні простір.
Величезний сплеск нейтрино утворюється в результаті виходу гравітаційного колапсу ядра назовні простір безперешкодний через його невзаємодію з матерією. Близько 99% гравітаційної енергії зв’язку виходить у вигляді нейтрино (попереду фотонів, які потрапили в поле) і діє як маяк, що перешкоджає вибуху наднової. Ці нейтрино можуть бути вловлені на Землі нейтринними обсерваторіями, які, у свою чергу, діють як раннє попередження про можливе оптичне спостереження вибуху наднової зірки найближчим часом.
Нейтрино, що вириваються, також надають унікальне вікно в екстремальні події всередині зірки, що вибухає, що може мати наслідки для розуміння фундаментальних сил і елементарних частинок.
Система раннього попередження наднової (SNEW)
Під час останнього спостережуваного колапсу ядра наднової (SN1987A) це явище спостерігалося неозброєним оком. Нейтрино було виявлено двома водними детекторами Черенкова, Kamiokande-II та експериментом Ірвіна-Мічігана Брукхейвен (IMB), в якому спостерігалися 19 подій взаємодії нейтрино. Однак виявлення нейтрино може діяти як маяк або сигнал тривоги для перешкоджання оптичному спостереженню наднової. В результаті різні обсерваторії та астрономи не могли вчасно діяти для вивчення та збору даних.
З 1987 року нейтринная астрономія значно просунулася вперед. Зараз працює система оповіщення про наднову SNWatch, яка запрограмована на подачу тривоги для експертів та відповідних організацій про можливе спостереження наднової. Крім того, у всьому світі існує мережа нейтринних обсерваторій під назвою Supernova Early Warning System (SNEWS), які об’єднують сигнали, щоб підвищити впевненість у виявленні. Про будь-яку звичайну активність повідомляє центральний сервер SNEWS за допомогою окремих детекторів. Крім того, нещодавно SNEWS було оновлено до версії SNEWS 2.0, що також створює сповіщення з нижчою впевненістю.
Неминуча наднова в Чумацького шляху
Нейтринні обсерваторії по всьому світу прагнуть вперше виявити нейтрино в результаті колапсу гравітаційного ядра зірок у нашому домі галактика. Тому їхній успіх дуже залежить від швидкості колапсу ядра наднової в Чумацькому Шляху.
У нещодавно опублікованих роботах дослідники оцінили швидкість колапсу ядра наднової в Чумацького Шляху в 1.63 ± 0.46 подій за 100 років; приблизно від однієї до двох наднових на століття. Крім того, за оцінками, інтервал часу між колапсом ядра наднової в Чумацького Шляху може становити від 47 до 85 років.
Тому, враховуючи останню подію наднової SN 1987A, яка спостерігалася 35 років тому, наступну подію наднової зірки в Чумацькому Шляху можна очікувати будь-коли в найближчому майбутньому. З нейтринними обсерваторіями, об’єднаними в мережу для виявлення ранніх спалахів, і оновленою системою раннього попередження про наднову (SNEW) вчені зможуть уважно подивитися на наступні екстремальні явища, пов’язані з вибухом наднової зірки, що вмирає. Це була б визначна подія та унікальна можливість вивчити фази до, під час і після смерті зірки для кращого розуміння всесвіт.
***
джерела:
- Феєрверк GalaxyNGC 6946: Що це зробити Galaxy такий особливий? Науковий європейський. Опубліковано 11 січня 2021 р. Доступно за адресою http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Шольберг К. 2012. Виявлення нейтрино наднової. Препринт axRiv. Доступний за адресою https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Харусі С Ал, та ін 2021. SNEWS 2.0: система раннього попередження про наднову нового покоління для астрономії з кількома повідомленнями. Новий фізичний журнал, том 23, березень 2021 р. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F., and Cappellaroc E., 2021. Про швидкість колапсу ядра наднових у Чумачному шляху. Нова астрономія, том 83, лютий 2021 р., 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Препринт axRiv доступний за адресою https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Мерфі, Коннектикут, та ін 2021. Історія свідків: розподіл на небі, виявлення та швидкість наднових чумацького шляху неозброєним оком. Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства, том 507, випуск 1, жовтень 2021 р., сторінки 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Препринт axRiv Доступний за адресою https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
***
