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.
Life course of a Star & supernova
Auf der Zeitskala von Milliarden Jahren Sterne undergo a life course, they are born, age and finally die with explosion and subsequent dispersal of star materials into interstellar Raum as dust or cloud.
Das Leben eines Star 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 Star determines its lifetime as well as what happens to the star during its life.
Alle Sterne 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.
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
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 Galaxis 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.
Das Studium der Supernova ist wichtig
Study of supernova is helpful in several ways such as measuring distances in Raum, understanding of expanding Universum und die Natur der Sterne als Fabriken aller Elemente, die alles (einschließlich uns) herstellen, das in der Welt zu finden ist Universum. 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 Raum during supernova explosion. The supernovas play a key role in distributing elements throughout the Universum.
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 Galaxis 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?
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 depending on the mass of the star) behind and rest of the mass of the star disperses into interstellar Raum.
Der enorme Ausbruch von Neutrinos produced as a result of gravitational core-collapse escape into outer Raum 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.
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
Neutrino observatories spread across the world are aiming at first detection of neutrinos resulting from gravitational core collapse of the stars in our home Galaxis. Their success therefore, is very much dependent on the rate of supernova core collapse in the Milky Way.
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.
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Quellen:
- Das Feuerwerk Galaxis, NGC 6946: What Make this Galaxis 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/
- 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
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