U nedavno objavljenim radovima, istraživači su procijenili stopu kolapsa jezgre supernove u Mliječnoj stazi na 1.63 ± 0.46 događaja po stoljeću. Stoga, s obzirom na posljednji događaj supernove, SN 1987A, promatran je prije 35 godina 1987. godine, sljedeći događaj supernove u Mliječnoj stazi može se očekivati bilo kada u bliskoj budućnosti.
Životni put a hvězda & supernova
Na vremenskoj skali od milijardi godina, zvijezde prolaze životni tijek, rađaju se, stare i konačno umiru s eksplozijom i naknadnim raspršivanjem zvjezdanih materijala u međuzvjezdano prostor kao prašina ili oblak.
Život a hvězda počinje u maglici (oblaku prašine, vodika, helija i drugih ioniziranih plinova) kada gravitacijski kolaps divovskog oblaka uzrokuje nastanak protozvijezde. On nastavlja rasti s nakupljanjem plina i prašine sve dok ne dosegne svoju konačnu masu. Konačna masa od hvězda određuje njezin životni vijek kao i ono što se događa sa zvijezdom tijekom njezina života.
Svi zvijezde dobivaju energiju iz nuklearne fuzije. Nuklearno gorivo koje gori u jezgri stvara snažan vanjski pritisak zbog visoke temperature jezgre. Ovo uravnotežuje gravitacijsku silu prema unutra. Ravnoteža se poremeti kada nestane goriva u jezgri. Temperatura pada, vanjski tlak se smanjuje. Kao rezultat toga, gravitacijska sila unutarnjeg stiska postaje dominantna tjerajući jezgru na skupljanje i kolaps. Kakva će zvijezda na kraju biti nakon kolapsa ovisi o masi zvijezde. U slučaju supermasivnih zvijezda, kada jezgra kolabira u kratkom vremenskom razdoblju, stvara ogromne udarne valove. Snažna, blistava eksplozija naziva se supernova.
Ovaj prolazni astronomski događaj događa se tijekom posljednje evolucijske faze zvijezde i ostavlja za sobom ostatke supernove. Ovisno o masi zvijezde, ostatak bi mogao biti neutronska zvijezda ili a Crna rupa.
SN 1987A, posljednja supernova
Posljednji događaj supernove bila je SN 1987A koja je viđena na južnom nebu prije 35 godina u veljači 1987. Bila je to prva takva supernova vidljiva golim okom od Keplerove 1604. Smještena u obližnjem Velikom Magellanovom oblaku (satelit galaksija Mliječne staze), bila je to jedna od najsjajnijih eksplozivnih zvijezda viđenih u više od 400 godina koja je nekoliko mjeseci plamtjela snagom od 100 milijuna sunaca i pružila jedinstvenu priliku za proučavanje faza prije, tijekom i nakon smrti zvijezda.
Proučavanje supernove je važno
Proučavanje supernove je korisno na nekoliko načina, kao što je mjerenje udaljenosti prostor, razumijevanje širenja svemir i priroda zvijezda kao tvornica svih elemenata koji čine sve (uključujući i nas) što se nalazi u svemir. Teži elementi nastali kao rezultat nuklearne fuzije (lakših elemenata) u jezgri zvijezda, kao i novonastali elementi tijekom kolapsa jezgre raspoređuju se po prostor tijekom eksplozije supernove. Supernove igraju ključnu ulogu u distribuciji elemenata po čitavom prostoru svemir.
Nažalost, u prošlosti nije bilo mnogo prilika za pomno promatranje i proučavanje eksplozije supernove. Pomno promatranje i proučavanje eksplozije supernove u našem domu galaksija Mliječna staza bila bi izvanredna jer se istraživanje u takvim uvjetima nikada ne bi moglo provesti u laboratorijima na Zemlji. Otuda imperativ otkriti supernovu čim počne. Ali, kako ćemo znati kada će eksplozija supernove uskoro početi? Postoji li sustav ranog upozorenja za sprječavanje eksplozije supernove?
Neutrino, svjetionik eksplozije supernove
Oko kraja životnog tijeka, dok zvijezdi ponestaje lakših elemenata kao goriva za nuklearnu fuziju koja je pokreće, unutarnji gravitacijski pritisak dominira i vanjski slojevi zvijezde počinju padati prema unutra. Jezgra se počinje urušavati i za nekoliko milisekundi jezgra se toliko komprimira da se elektroni i protoni spajaju u neutrone i neutrino se oslobađa za svaki nastali neutron.
Tako formirani neutroni čine protoneutronsku zvijezdu unutar jezgre zvijezde na koju ostatak zvijezde pada pod intenzivnim gravitacijskim poljem i odbija se natrag. Generirani udarni val razgrađuje zvijezdu ostavljajući jedinu preostalu jezgru (neutronska zvijezda ili a Crna rupa ovisno o masi zvijezde) iza i ostatak mase zvijezde raspršuje se u međuzvjezdanu prostor.
Ogroman prasak od neutrini proizveden kao rezultat gravitacijskog bijega kolapsa jezgre u vanjski prostor neometan zbog svoje neinteraktivne prirode s materijom. Oko 99% gravitacijske vezne energije pobjegne kao neutrino (ispred fotona koji su zarobljeni u polju) i djeluje kao svjetionik koji sprječava eksploziju supernove. Ove neutrine mogu uhvatiti na Zemlji neutrinske opservatorije, što zauzvrat djeluje kao rano upozorenje o mogućem optičkom promatranju eksplozije supernove uskoro.
Neutrini koji bježe također pružaju jedinstven prozor u ekstremna događanja unutar zvijezde koja eksplodira, što može imati implikacije u razumijevanju temeljnih sila i elementarnih čestica.
Supernova sustav ranog upozorenja (SNEW)
U vrijeme posljednjeg opaženog kolapsa supernove jezgre (SN1987A), fenomen je promatran golim okom. Neutrine su detektirala dva vodena Cherenkov detektora, Kamiokande-II i Irvine-MichiganBrookhaven (IMB) eksperiment koji je promatrao 19 događaja interakcije neutrina. Međutim, detekcija neutrina mogla bi djelovati kao svjetionik ili alarm za ometanje optičkog promatranja supernove. Kao rezultat toga, razni zvjezdarnici i astronomi nisu mogli djelovati na vrijeme kako bi proučavali i prikupljali podatke.
Od 1987. neutrina astronomija je mnogo napredovala. Sada je postavljen sustav za uzbunu supernove SNWatch koji je programiran da oglasi alarm stručnjacima i relevantnim organizacijama o mogućem viđenju supernove. I, diljem svijeta postoji mreža opservatorija za neutrine, nazvana Supernova Early Warning System (SNEWS) koja kombinira signale kako bi poboljšala povjerenje u detekciju. O svakoj uobičajenoj aktivnosti pojedini detektori dojavljuju središnji SNEWS poslužitelj. Nadalje, SNEWS je nedavno prošao nadogradnju na SNEWS 2.0 koji također proizvodi upozorenja nižeg povjerenja.
Neposredna supernova u Mliječnoj stazi
Zvjezdarnice za neutrine raširene diljem svijeta ciljaju na prvo otkrivanje neutrina koji nastaju kolapsom gravitacijske jezgre zvijezda u našem domu galaksija. Stoga njihov uspjeh uvelike ovisi o brzini kolapsa jezgre supernove u Mliječnoj stazi.
U nedavno objavljenim radovima, istraživači su procijenili stopu kolapsa jezgre supernove u Mliječnoj stazi na 1.63 ± 0.46 događaja na 100 godina; otprilike jedna do dvije supernove po stoljeću. Nadalje, procjene sugeriraju da bi vremenski interval između kolapsa jezgre supernove u Mliječnoj stazi mogao biti između 47 i 85 godina.
Stoga, s obzirom da je posljednji događaj supernove, SN 1987A primijećen prije 35 godina, sljedeći događaj supernove u Mliječnoj stazi može se očekivati bilo kada u bliskoj budućnosti. S neutrinskim opservatorijima umreženim za otkrivanje ranih eksplozija i nadograđenim sustavom ranog upozoravanja na supernove (SNEW), znanstvenici će biti u poziciji da izbliza pogledaju sljedeća ekstremna događanja povezana s eksplozijom supernove umiruće zvijezde. Ovo bi bio važan događaj i jedinstvena prilika za proučavanje faza prije, tijekom i nakon smrti zvijezde radi boljeg razumijevanja svemir.
***
Izvori:
- Vatromet galaksija, NGC 6946: Što je ovo galaksija tako poseban? Znanstveni europski. Objavljeno 11. siječnja 2021. Dostupno na http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Scholberg K. 2012. Detekcija neutrina supernove. Prettisak axRiv. Dostupno u https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Kharusi S Al, dr. 2021. SNEWS 2.0: sustav ranog upozorenja supernove nove generacije za astronomiju s više glasnika. Novi časopis za fiziku, svezak 23, ožujak 2021. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F. i Cappellaroc E., 2021. O brzini kolapsa supernove jezgre na mliječnom putu. Nova astronomija, svezak 83, veljača 2021., 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Preprint axRiv dostupan na https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Murphey, CT, dr. 2021. Povijest svjedočenja: distribucija neba, uočljivost i stope golim okom supernova Mliječne staze. Mjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društva, svezak 507, broj 1, listopad 2021., stranice 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Prettisak axRiv Dostupno na https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
***
