В наскоро публикувани статии изследователите оценяват скоростта на срив на ядрото на свръхнова в Млечния път на 1.63 ± 0.46 събития на век. Следователно, като се има предвид последното събитие на свръхнова, SN 1987A е наблюдавано преди 35 години през 1987 г., следващото събитие на свръхнова в Млечния път може да се очаква по всяко време в близко бъдеще.
Жизненият път на a звезда & свръхнова
Във времеви мащаб от милиарди години, звезди преминават жизнен цикъл, раждат се, остаряват и накрая умират с експлозия и последващо разпръскване на звездни материали в междузвездното пространство като прах или облак.
Животът на а звезда започва в мъглявина (облак от прах, водород, хелий и други йонизирани газове), когато гравитационният колапс на гигантски облак поражда протозвезда. Това продължава да расте с натрупване на газ и прах, докато достигне крайната си маса. Крайната маса на звезда определя нейния живот, както и какво се случва със звездата по време на нейния живот.
Всички звезди извличат енергията си от ядрен синтез. Изгарянето на ядреното гориво в активната зона създава силно външно налягане поради високата температура на сърцевината. Това балансира вътрешната гравитационна сила. Балансът се нарушава при изчерпване на горивото в активната зона. Температурата спада, външното налягане намалява. В резултат на това гравитационната сила на вътрешното притискане става доминираща, принуждавайки ядрото да се свие и свие. Каква ще бъде една звезда след колапс зависи от масата на звездата. В случай на свръхмасивни звезди, когато ядрото се срине за кратък период от време, то създава огромни ударни вълни. Мощната, светеща експлозия се нарича свръхнова.
Това преходно астрономическо събитие се случва по време на последния еволюционен етап на звезда и оставя след себе си остатък от свръхнова. В зависимост от масата на звездата, остатъкът може да бъде неутронна звезда или a черна дупка.
SN 1987A, последната свръхнова
Последното събитие на свръхнова беше SN 1987A, което беше наблюдавано в южното небе преди 35 години през февруари 1987 г. Това беше първото подобно събитие на свръхнова, видимо с невъоръжено око от Кеплер през 1604 г. Намира се в близкия Голям магеланов облак (сателит). галактика на Млечния път), това беше една от най-ярките експлодиращи звезди, наблюдавани от повече от 400 години, която светеше със силата на 100 милиона слънца в продължение на няколко месеца и предостави уникална възможност за изследване на фазите преди, по време и след смъртта на звезда.
Изучаването на свръхнова е важно
Изследването на свръхнова е полезно по няколко начина, като например измерване на разстояния пространство, разбиране за разширяване вселена и природата на звездите като фабрики на всички елементи, които правят всичко (включително и нас), намиращо се в вселена. По-тежките елементи, образувани в резултат на ядрен синтез (на по-леки елементи) в ядрото на звездите, както и новосъздадените елементи по време на колапса на ядрото се разпределят навсякъде пространство по време на експлозия на свръхнова. Свръхновите играят ключова роля в разпределението на елементите навсякъде вселена.
За съжаление, в миналото не е имало много възможности да се наблюдава и изучава отблизо експлозията на свръхнова. Внимателно наблюдение и изследване на експлозия на свръхнова в нашия дом галактика Млечният път би бил забележителен, защото изследването при тези условия никога не би могло да се проведе в лаборатории на Земята. Оттук и необходимостта да се открие свръхновата веднага щом започне. Но как ще разберете кога ще започне експлозия на свръхнова? Има ли система за ранно предупреждение за възпрепятстване на експлозия на свръхнова?
Неутрино, фарът на експлозията на свръхнова
Около края на жизнения цикъл, когато звездата изчерпва по-леките елементи като гориво за ядрения синтез, който я захранва, вътрешният гравитационен тласък доминира и външните слоеве на звездата започват да падат навътре. Ядрото започва да се срива и за няколко милисекунди ядрото се компресира толкова, че електроните и протоните се комбинират, за да образуват неутрони и за всеки образуван неутрон се освобождава неутрино.
Така образуваните неутрони представляват прото-неутронна звезда вътре в ядрото на звездата, върху която останалата част от звездата пада под интензивно гравитационно поле и се връща обратно. Генерираната ударна вълна разпада звездата, оставяйки единственото остатъчно ядро (неутронна звезда или a черна дупка в зависимост от масата на звездата) зад и останалата част от масата на звездата се разпръсква в междузвездни пространство.
Огромният изблик на неутрино произведени в резултат на бягство от гравитационен колапс на ядрото навън пространство безпрепятствено поради своята невзаимодействаща природа с материята. Около 99% от енергията на гравитационното свързване излиза под формата на неутрино (преди фотоните, които са хванати в полето) и действа като фар за възпрепятстваща експлозия на свръхнова. Тези неутрино могат да бъдат уловени на земята от обсерваториите за неутрино, които от своя страна действат като ранно предупреждение за възможно оптично наблюдение на експлозия на свръхнова скоро.
Избягащите неутрино също така предоставят уникален прозорец към екстремни събития вътре в експлодираща звезда, което може да има отражение в разбирането на фундаменталните сили и елементарните частици.
Система за ранно предупреждение за свръхнова (SNEW)
По време на последното наблюдавано свръхнова с колапс на ядрото (SN1987A), явлението се наблюдава с невъоръжено око. Неутриното са открити от два водни детектора на Черенков, Kamiokande-II и експеримента Irvine-Michigan Brookhaven (IMB), който е наблюдавал 19 събития на взаимодействие с неутрино. Въпреки това, откриването на неутрино може да действа като маяк или аларма за възпрепятстване на оптичното наблюдение на свръхновата. В резултат на това различни обсерватории и астрономи не можеха да действат навреме, за да проучат и съберат данни.
От 1987 г. неутринната астрономия е напреднала много. Сега е въведена системата за предупреждение за свръхнова SNWatch, която е програмирана да алармира експертите и съответните организации за възможно наблюдение на свръхнова. И има мрежа от неутрино обсерватории по целия свят, наречена Supernova Early Warning System (SNEWS), която комбинира сигнали, за да подобрят увереността при откриване. Всяка обичайна дейност се уведомява до централен SNEWS сървър от отделни детектори. Освен това, наскоро SNEWS бяха подложени на надстройка до SNEWS 2.0, които също произвеждат сигнали с по-ниска увереност.
Предстояща свръхнова в Млечния път
Обсерваториите за неутрино, разпръснати по целия свят, се стремят към първо откриване на неутрино, резултат от колапса на гравитационното ядро на звездите в нашия дом галактика. Следователно успехът им зависи до голяма степен от скоростта на колапса на ядрото на свръхновата в Млечния път.
В наскоро публикувани статии изследователите оценяват скоростта на срутване на ядрото на свръхнова в Млечния път на 1.63 ± 0.46 събития на 100 години; приблизително една до две свръхнови на век. Освен това оценките показват, че интервалът от време между срива на ядрото на свръхновата в Млечния път може да бъде между 47 до 85 години.
Следователно, като се има предвид последното събитие на свръхнова, SN 1987A, наблюдавано преди 35 години, следващото събитие на свръхнова в Млечния път може да се очаква по всяко време в близко бъдеще. С обсерваториите за неутрино, свързани в мрежа за откриване на ранните изблици и надградената система за ранно предупреждение за свръхнова (SNEW), учените ще бъдат в състояние да разгледат отблизо следващите екстремни събития, свързани с експлозията на свръхнова на умираща звезда. Това би било важно събитие и уникална възможност за изучаване на фазите преди, по време и след смъртта на звезда за по-добро разбиране на вселена.
***
Източници:
- Фойерверките Галактика, NGC 6946: Какво прави това Галактика толкова специално? Научен европейски. Публикувано на 11 януари 2021 г. Налично на http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Шолберг К. 2012. Откриване на свръхнова неутрино. Предварителен печат axRiv. Наличен в https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Харуси С Ал, и др 2021. SNEWS 2.0: система за ранно предупреждение за свръхнова от следващо поколение за астрономия с множество пратеници. Ново списание по физика, том 23, март 2021 г. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F., and Cappellaroc E., 2021. Относно скоростта на срутване на ядрото на свръхновите в млечния път. Нова астрономия, том 83, февруари 2021 г., 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Предпечат на axRiv наличен на https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Мърфи, CT, и др 2021. История на свидетелите: разпределение на небето, откриваемост и скорост на свръхнови на Млечния път с невъоръжено око. Месечни известия на Кралското астрономическо общество, том 507, брой 1, октомври 2021 г., страници 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Предварителен печат axRiv Наличен на https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
***
