В недавно опубликованных работах исследователи оценили скорость коллапса ядра сверхновой в Млечном Пути в 1.63 ± 0.46 события в столетие. Таким образом, учитывая, что последняя вспышка сверхновой SN 1987A наблюдалась 35 лет назад в 1987 г., следующую вспышку сверхновой в Млечном Пути можно ожидать в любое время в ближайшем будущем.
Жизненный путь А. звезда и сверхновая
На шкале времени в миллиарды лет, Число звезд: проходят жизненный путь, они рождаются, стареют и, наконец, умирают в результате взрыва и последующего рассеивания звездного материала в межзвездное пространство. космосе как пыль или облако.
Жизнь звезда начинается в туманности (облаке пыли, водорода, гелия и других ионизированных газов), когда гравитационный коллапс гигантского облака порождает протозвезду. Он продолжает расти дальше с аккрецией газа и пыли, пока не достигнет своей окончательной массы. Конечная масса звезда определяет ее время жизни, а также то, что происходит со звездой в течение ее жизни.
Все Число звезд: получают энергию от ядерного синтеза. Ядерное топливо, горящее в активной зоне, создает сильное внешнее давление из-за высокой температуры активной зоны. Это уравновешивает внутреннюю гравитационную силу. Баланс нарушается, когда заканчивается топливо в активной зоне. Температура падает, внешнее давление уменьшается. В результате гравитационная сила внутреннего сжатия становится доминирующей, заставляя ядро сжиматься и коллапсировать. То, чем в конечном итоге станет звезда после коллапса, зависит от массы звезды. В случае сверхмассивных звезд, когда ядро коллапсирует за короткий промежуток времени, возникают огромные ударные волны. Мощный светящийся взрыв называется сверхновой.
Это кратковременное астрономическое событие происходит на последней стадии эволюции звезды и оставляет после себя остаток сверхновой. В зависимости от массы звезды остаток может быть нейтронной звездой или черная дыра.
SN 1987A, последняя сверхновая.
Последняя сверхновая звезда Событием было SN 1987A, которое наблюдалось на южном небе 35 лет назад, в феврале 1987 года. Это было первое подобное событие сверхновой, видимое невооруженным глазом, со времен Кеплера в 1604 году. Расположено в близлежащем Большом Магеллановом Облаке (спутник галактика Млечного Пути), это была одна из самых ярких взрывающихся звезд, наблюдавшихся за более чем 400 лет, которая в течение нескольких месяцев сияла с силой 100 миллионов солнц и предоставила уникальную возможность изучить фазы до, во время и после смерти звезда.
Изучение сверхновых очень важно
Изучение сверхновых полезно несколькими способами, например, измерение расстояний в космосе, понимание расширения вселенная и природа звезд как фабрик всех элементов, из которых состоит все (включая нас), найденное в вселенная. Более тяжелые элементы, образовавшиеся в результате ядерного синтеза (более легких элементов) в ядре звезд, а также вновь созданные элементы при коллапсе ядра распределяются по космосе во время взрыва сверхновой. Сверхновые играют ключевую роль в распределении элементов по всей планете. вселенная.
К сожалению, в прошлом не было возможности внимательно наблюдать и изучать взрыв сверхновой. Внимательное наблюдение и изучение взрыва сверхновой в нашем доме галактика Млечный Путь был бы примечателен тем, что исследования в таких условиях никогда не могли бы проводиться в лабораториях на Земле. Отсюда необходимость обнаружить сверхновую, как только она начнется. Но как узнать, что вот-вот начнется взрыв сверхновой? Существует ли какая-либо система раннего предупреждения для предотвращения взрыва сверхновой?
Нейтрино, маяк взрыва сверхновой
Примерно в конце жизненного пути, когда у звезды заканчиваются более легкие элементы в качестве топлива для ядерного синтеза, питающего ее, начинает преобладать внутренний гравитационный толчок, и внешние слои звезды начинают падать внутрь. Ядро начинает коллапсировать, и за несколько миллисекунд ядро сжимается настолько, что электроны и протоны объединяются, образуя нейтроны, и на каждый образовавшийся нейтрон высвобождается нейтрино.
Образовавшиеся таким образом нейтроны образуют протонейтронную звезду внутри ядра звезды, на которую остальная часть звезды падает под интенсивным гравитационным полем и возвращается обратно. Созданная ударная волна разрушает звезду, оставляя единственное оставшееся ядро (нейтронную звезду или черная дыра в зависимости от массы звезды) позади, а остальная масса звезды рассеивается в межзвездную космосе.
Огромный взрыв нейтрино возникший в результате выхода гравитационного ядра во внешний мир космосе беспрепятственно из-за своей невзаимодействующей природы с материей. Около 99% энергии гравитационной связи уходит в виде нейтрино (перед фотонами, захваченными в поле) и действует как маяк, препятствующий взрыву сверхновой. Эти нейтрино могут быть захвачены на Земле нейтринными обсерваториями, которые, в свою очередь, служат ранним предупреждением о возможном оптическом наблюдении взрыва сверхновой в ближайшем будущем.
Убегающие нейтрино также дают уникальное представление об экстремальных явлениях внутри взрывающейся звезды, которые могут иметь значение для понимания фундаментальных сил и элементарных частиц.
Система раннего предупреждения Supernova (SNEW)
Во время последней наблюдаемой сверхновой с коллапсом ядра (SN1987A) это явление наблюдалось невооруженным глазом. Нейтрино были обнаружены двумя водными черенковскими детекторами, Камиоканде-II и экспериментом Ирвин-Мичиган-Брукхейвен (IMB), в котором наблюдалось 19 событий взаимодействия нейтрино. Однако обнаружение нейтрино может послужить маяком или сигналом тревоги, препятствующим оптическому наблюдению за сверхновой. В результате различные обсерватории и астрономы не могли вовремя действовать для изучения и сбора данных.
С 1987 года нейтринная астрономия значительно продвинулась вперед. Теперь действует система оповещения о сверхновых SNWatch, которая запрограммирована на подачу сигнала тревоги экспертам и соответствующим организациям о возможном наблюдении сверхновой. Кроме того, по всему миру существует сеть нейтринных обсерваторий, называемая Системой раннего предупреждения о сверхновых (SNEWS), которые объединяют сигналы для повышения уверенности в обнаружении. Любая обычная активность передается на центральный сервер SNEWS отдельными детекторами. Кроме того, SNEWS недавно был обновлен до SNEWS 2.0, который также выдает предупреждения с более низкой достоверностью.
Неизбежная сверхновая в Млечном Пути
Нейтринные обсерватории по всему миру стремятся впервые обнаружить нейтрино, образующиеся в результате коллапса гравитационного ядра звезд в нашем доме. галактика. Поэтому их успех во многом зависит от скорости коллапса ядра сверхновой в Млечном Пути.
В недавно опубликованных работах исследователи оценили скорость коллапса ядра сверхновой в Млечном Пути в 1.63 ± 0.46 события за 100 лет; примерно от одной до двух сверхновых в столетие. Кроме того, оценки предполагают, что временной интервал между коллапсом ядра сверхновой в Млечном Пути может составлять от 47 до 85 лет.
Таким образом, учитывая, что последнее событие сверхновой SN 1987A наблюдалось 35 лет назад, следующее событие сверхновой в Млечном Пути можно ожидать в любое время в ближайшем будущем. Благодаря объединению нейтринных обсерваторий в сеть для обнаружения ранних вспышек и обновленной системе раннего предупреждения о сверхновой (SNEW) ученые смогут внимательно изучить следующие экстремальные события, связанные со взрывом сверхновой умирающей звезды. Это было бы знаменательное событие и уникальная возможность изучить фазы до, во время и после смерти звезды для лучшего понимания вселенная.
источники:
- Фейерверки Galaxy, NGC 6946: Что это делает Galaxy такой особенный? Научный европеец. Опубликовано 11 января 2021 г. Доступно по адресу: https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Шольберг К. 2012. Обнаружение сверхновых нейтрино. Препринт axRiv. Доступны на https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Харуси С Ал, и др. 2021. SNEWS 2.0: система раннего предупреждения о сверхновых звездах следующего поколения для астрономии с несколькими мессенджерами. Новый журнал физики, том 23, март 2021 г. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Розвадовскааб К., Виссаниаб Ф. и Каппелларок Э., 2021. О скорости коллапса ядра сверхновых в Млечном пути. New Astronomy Volume 83, февраль 2021 г., 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Препринт axRiv доступен по адресу https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Мерфи, Коннектикут, и др. 2021. История свидетелей: распределение на небе, обнаруживаемость и частота появления сверхновых Млечного Пути невооруженным глазом. Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, том 507, выпуск 1, октябрь 2021 г., страницы 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Препринт axRiv доступен по адресу https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
