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.
Life course of a звезда & supernova
Във времеви мащаб от милиарди години, звезди undergo a life course, they are born, age and finally die with explosion and subsequent dispersal of star materials into interstellar пространство as dust or cloud.
Животът на а звезда begins in a nebula (cloud of dust, hydrogen, helium and other ionized gases) when the gravitational collapse of a giant cloud give rise to a protostar. This continues to grow further with accretion of gas and dust until it reaches its final mass. The final mass of the звезда determines its lifetime as well as what happens to the star during its life.
Всички звезди derive their energy from nuclear fusion. The nuclear fuel burning in the core creates strong outward pressure due to the high core temperature. This balances out the inward gravitational force. The balance is disturbed when the fuel in the core runs out. Temperature drops, outward pressure diminishes. As a result, the gravitational force of the inward squeeze becomes dominant forcing the core to contract and collapse. What a star finally ends up as after collapse depends on the mass of the star. In the case of supermassive stars, When the core collapses in a short span of time, it creates enormous shock waves. The powerful, luminous explosion is called supernova.
This transient astronomical event occurs during the last evolutionary stage of a star and leave behind supernova remnant. Depending on the mass of the star, the remnant could be a neutron star or a черна дупка.
SN 1987A, последната свръхнова
The last supernova event was SN 1987A which was seen in southern sky 35 years ago in February 1987. It was the first such supernova event visible to the naked eye since Kepler’s in 1604. Located in the nearby Large Magellanic Cloud (a satellite галактика of the Milky Way), it was one of the brightest exploding stars seen in more than 400 years that blazed with the power of 100 million suns for several months and provided unique opportunity to study the phases before, during, and after the death of a star.
Изучаването на свръхнова е важно
Study of supernova is helpful in several ways such as measuring distances in пространство, understanding of expanding вселена and the nature of stars as the factories of all the elements that make everything (including us) found in the вселена. The heavier elements formed as a result of nuclear fusion (of lighter elements) in the core of stars as well as the newly created elements during core collapse get distributed throughout пространство during supernova explosion. The supernovas play a key role in distributing elements throughout the вселена.
Unfortunately, there has not been much of opportunity in the past to observe and study supernova explosion closely. Close observation and study of supernova explosion within our home галактика Milky Way would be remarkable because the study under those conditions could never be conducted in laboratories on the Earth. Hence the imperative to detect the supernova as soon as it begins. But, how will one know when a supernova explosion is about to begin? Is there any early warning system for impeding supernova explosion?
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.
The neutrons thus formed constitute a proto-neutron star inside the core of the star upon which rest of the star fall down under intense gravitational field and bounce back. The shock wave generated disintegrates the star leaving the only core remanent (a neutron star or a черна дупка depending on the mass of the star) behind and rest of the mass of the star disperses into interstellar пространство.
Огромният изблик на неутрино produced as a result of gravitational core-collapse escape into outer пространство unimpeded due to its non-interactive nature with matter. About 99% of the gravitational binding energy escape as neutrinos (ahead of photons which are trapped in the field) and acts as beacon of impeding supernova explosion. These neutrinos can be captured on the earth by the neutrino observatories which in turn act as an early warning of a possible optical observation of supernova explosion soon.
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
Neutrino observatories spread across the world are aiming at first detection of neutrinos resulting from gravitational core collapse of the stars in our home галактика. Their success therefore, is very much dependent on the rate of supernova core collapse in the Milky Way.
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.
Therefore, given the last supernova event, SN 1987A was observed 35 years ago, the next supernova event in the Milky Way may be expected any time in the near future. With the neutrino observatories networked to detect the early bursts and the upgraded Supernova Early Warning System (SNEW) in place, the scientists will be in position to have a close look at the next extreme happenings associated with supernova explosion of a dying star. This would a momentous event and an unique opportunity to study the phases before, during, and after the death of a star for a better understanding of the вселена.
***
Източници:
- Фойерверките Галактика, NGC 6946: What Make this Галактика so Special? Scientific European. Posted 11 January 2021. Available at 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
***
