In kürzlich veröffentlichten Arbeiten haben Forscher die Rate des Zusammenbruchs von Supernovakernen in der Milchstraße auf 1.63 ± 0.46 Ereignisse pro Jahrhundert geschätzt. Angesichts der Tatsache, dass das letzte Supernova-Ereignis, SN 1987A, vor 35 Jahren im Jahr 1987 beobachtet wurde, kann das nächste Supernova-Ereignis in der Milchstraße jederzeit in naher Zukunft erwartet werden.
Lebensverlauf eines Star & Supernova
Auf der Zeitskala von Milliarden Jahren Sterne Sie durchlaufen einen Lebenslauf, sie werden geboren, altern und sterben schließlich durch eine Explosion und die anschließende Ausbreitung von Sternenmaterial ins Interstellare Raum als Staub oder Wolke.
Das Leben eines Star beginnt in einem Nebel (Wolke aus Staub, Wasserstoff, Helium und anderen ionisierten Gasen), wenn durch den Gravitationskollaps einer riesigen Wolke ein Protostern entsteht. Dieses wächst durch die Ansammlung von Gas und Staub weiter, bis es seine endgültige Masse erreicht. Die Endmasse des Star bestimmt sowohl seine Lebensdauer als auch, was mit dem Stern während seines Lebens passiert.
Alle Sterne beziehen ihre Energie aus der Kernfusion. Der im Kern brennende Kernbrennstoff erzeugt aufgrund der hohen Kerntemperatur einen starken Außendruck. Dadurch wird die nach innen wirkende Schwerkraft ausgeglichen. Das Gleichgewicht wird gestört, wenn der Brennstoff im Kern zur Neige geht. Die Temperatur sinkt, der Außendruck nimmt ab. Dadurch wird die Schwerkraft des Drucks nach innen dominant und zwingt den Kern dazu, sich zusammenzuziehen und zusammenzufallen. Wie ein Stern nach dem Kollaps letztendlich aussieht, hängt von der Masse des Sterns ab. Bei supermassiven Sternen kommt es zu enormen Schockwellen, wenn der Kern innerhalb kurzer Zeit kollabiert. Die kraftvolle, leuchtende Explosion wird Supernova genannt.
Dieses vorübergehende astronomische Ereignis findet während der letzten Entwicklungsphase eines Sterns statt und hinterlässt Supernova-Überreste. Abhängig von der Masse des Sterns könnte der Überrest ein Neutronenstern oder ein Neutronenstern sein schwarzes Loch.
SN 1987A, die letzte Supernova
Das letzte Supernova-Ereignis war SN 1987A, das vor 35 Jahren im Februar 1987 am Südhimmel beobachtet wurde. Es war das erste mit bloßem Auge sichtbare Supernova-Ereignis seit Keplers im Jahr 1604. Befindet sich in der nahegelegenen Großen Magellanschen Wolke (einem Satelliten). Galaxis Er war einer der hellsten explodierenden Sterne seit mehr als 400 Jahren, er strahlte mehrere Monate lang mit der Kraft von 100 Millionen Sonnen und bot die einzigartige Gelegenheit, die Phasen vor, während und nach dem Tod eines Sterns zu untersuchen Stern.
Das Studium der Supernova ist wichtig
Das Studium von Supernovae ist in mehrfacher Hinsicht hilfreich, beispielsweise bei der Messung von Entfernungen Raum, Verständnis für die Erweiterung Universum und die Natur der Sterne als Fabriken aller Elemente, die alles (einschließlich uns) herstellen, das in der Welt zu finden ist Universum. Die schwereren Elemente, die durch die Kernfusion (leichterer Elemente) im Kern von Sternen entstehen, sowie die beim Kernkollaps neu entstandenen Elemente verteilen sich überall Raum während der Supernova-Explosion. Die Supernovae spielen eine Schlüsselrolle bei der Verteilung der Elemente im gesamten Planeten Universum.
Leider gab es in der Vergangenheit nicht viel Gelegenheit, Supernova-Explosionen genau zu beobachten und zu untersuchen. Genaue Beobachtung und Untersuchung der Supernova-Explosion in unserem Haus Galaxis Die Untersuchung der Milchstraße wäre bemerkenswert, da die Studie unter diesen Bedingungen niemals in Laboratorien auf der Erde durchgeführt werden könnte. Daher ist es zwingend erforderlich, die Supernova zu erkennen, sobald sie beginnt. Aber wie kann man wissen, wann eine Supernova-Explosion beginnt? Gibt es ein Frühwarnsystem zur Verhinderung einer Supernova-Explosion?
Neutrino, das Leuchtfeuer der Supernova-Explosion
Gegen Ende des Lebenslaufs, wenn einem Stern die leichteren Elemente als Brennstoff für die Kernfusion, die ihn antreibt, ausgehen, dominiert der nach innen gerichtete Gravitationsschub und die äußeren Schichten des Sterns beginnen nach innen zu fallen. Der Kern beginnt zu kollabieren und in wenigen Millisekunden wird der Kern so komprimiert, dass sich Elektronen und Protonen zu Neutronen verbinden und für jedes gebildete Neutron ein Neutrino freigesetzt wird.
Die so gebildeten Neutronen bilden einen Proto-Neutronenstern im Kern des Sterns, auf den der Rest des Sterns unter dem intensiven Gravitationsfeld fällt und zurückprallt. Die erzeugte Stoßwelle löst den Stern auf und hinterlässt den einzigen verbleibenden Kern (einen Neutronenstern oder einen). schwarzes Loch abhängig von der Masse des Sterns) zurück und der Rest der Masse des Sterns verteilt sich interstellar Raum.
Der enorme Ausbruch von Neutrinos entsteht durch den gravitativen Kernkollaps, der ins Äußere entweicht Raum ungehindert aufgrund seiner nicht-interaktiven Natur mit der Materie. Etwa 99 % der gravitativen Bindungsenergie entweichen als Neutrinos (vor den im Feld gefangenen Photonen) und wirken als Leuchtfeuer für die Behinderung einer Supernova-Explosion. Diese Neutrinos können auf der Erde von Neutrino-Observatorien eingefangen werden, die wiederum als Frühwarnung für eine mögliche baldige optische Beobachtung einer Supernova-Explosion dienen.
Die austretenden Neutrinos bieten auch ein einzigartiges Fenster zu extremen Ereignissen innerhalb eines explodierenden Sterns, was Auswirkungen auf das Verständnis der fundamentalen Kräfte und Elementarteilchen haben könnte.
Supernova Frühwarnsystem (SNEW)
Zum Zeitpunkt der letzten beobachteten Kernkollaps-Supernova (SN1987A) wurde das Phänomen mit bloßem Auge beobachtet. Die Neutrinos wurden von zwei Wasser-Cherenkov-Detektoren, Kamiokande-II und dem Irvine-Michigan-Brookhaven (IMB)-Experiment, das 19 Neutrino-Wechselwirkungsereignisse beobachtet hatte, nachgewiesen. Der Nachweis von Neutrinos könnte jedoch als Leuchtfeuer oder Alarm dienen, um die optische Beobachtung der Supernova zu verhindern. Infolgedessen konnten verschiedene Observatorien und Astronomen nicht rechtzeitig handeln, um Daten zu untersuchen und zu sammeln.
Seit 1987 hat sich die Neutrinoastronomie stark weiterentwickelt. Jetzt ist das Supernova-Warnsystem SNWatch installiert, das so programmiert ist, dass es Experten und relevante Organisationen über eine mögliche Supernova-Sichtung alarmiert. Und es gibt ein Netzwerk von Neutrino-Observatorien auf der ganzen Welt, genannt Supernova Early Warning System (SNEWS), die Signale kombinieren, um das Vertrauen in eine Entdeckung zu verbessern. Jede übliche Aktivität wird von individuellen Detektoren an einen zentralen SNEWS-Server gemeldet. Darüber hinaus wurde SNEWS kürzlich auf SNEWS 2.0 aktualisiert, was ebenfalls weniger zuverlässige Warnungen erzeugt.
Unmittelbare Supernova in der Milchstraße
Überall auf der Welt verteilte Neutrino-Observatorien zielen auf den ersten Nachweis von Neutrinos, die aus dem gravitativen Kernkollaps der Sterne in unserer Heimat resultieren Galaxis. Ihr Erfolg hängt daher stark von der Geschwindigkeit des Supernova-Kernkollapses in der Milchstraße ab.
In kürzlich veröffentlichten Arbeiten haben Forscher die Rate des Zusammenbruchs von Supernovakernen in der Milchstraße auf 1.63 ± 0.46 Ereignisse pro 100 Jahre geschätzt; ungefähr ein bis zwei Supernovae pro Jahrhundert. Darüber hinaus deuten Schätzungen darauf hin, dass das Zeitintervall zwischen einer Kernkollaps-Supernova in der Milchstraße zwischen 47 und 85 Jahren liegen könnte.
Angesichts der Tatsache, dass das letzte Supernova-Ereignis, SN 1987A, vor 35 Jahren beobachtet wurde, kann daher jederzeit in naher Zukunft mit dem nächsten Supernova-Ereignis in der Milchstraße gerechnet werden. Mit der Vernetzung der Neutrino-Observatorien zur Erkennung der frühen Ausbrüche und der Einrichtung des verbesserten Supernova-Frühwarnsystems (SNEW) werden die Wissenschaftler in der Lage sein, die nächsten extremen Ereignisse im Zusammenhang mit der Supernova-Explosion eines sterbenden Sterns genau zu beobachten. Dies wäre ein bedeutsames Ereignis und eine einzigartige Gelegenheit, die Phasen vor, während und nach dem Tod eines Sterns zu studieren, um den Tod eines Sterns besser zu verstehen Universum.
***
Quellen:
- Das Feuerwerk Galaxis, NGC 6946: Was macht das? Galaxis so besonders? Wissenschaftlicher Europäer. Veröffentlicht am 11. Januar 2021. Verfügbar unter http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Scholberg K. 2012. Supernova-Neutrino-Erkennung. Vordruck axRiv. Verfügbar um https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Kharusi S Al, et al 2021. SNEWS 2.0: ein Supernova-Frühwarnsystem der nächsten Generation für die Multi-Messenger-Astronomie. New Journal of Physics, Band 23, März 2021. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F. und Cappellaroc E., 2021. Über die Rate von Kernkollaps-Supernovae in der Milchstraße. New Astronomy Volume 83, Februar 2021, 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Preprint axRiv erhältlich unter https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Murphey, CT, et al 2021. Zeuge der Geschichte: Himmelsverteilung, Erkennbarkeit und Raten von Supernovae in der Milchstraße mit bloßem Auge. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Band 507, Ausgabe 1, Oktober 2021, Seiten 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Preprint axRiv Erhältlich bei https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
***
