Εύρεση των αποτυχημένων σουπερνόβων

Pin
Send
Share
Send

Όταν τα αστέρια υψηλής μάζας τελειώνουν τη ζωή τους, εκρήγνυνται σε μνημειακές σουπερνόβες. Αντ 'αυτού, η έκρηξη συμβαίνει τόσο γρήγορα, ώστε η ανάκαμψη και όλα τα φωτόνια που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια της, να καταπιούνται αμέσως στη νέα σχηματισμένη μαύρη τρύπα. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, έως και το 20% των αστεριών που είναι αρκετά ογκώδη για να σχηματίσουν σουπερνόβα καταρρέουν απευθείας σε μια μαύρη τρύπα χωρίς έκρηξη. Αυτά τα «αποτυχημένα σουπερνόβα» απλώς εξαφανίζονταν από τον ουρανό αφήνοντας τέτοιες προβλέψεις φαινομενικά αδύνατες να επαληθευτούν. Ωστόσο, ένα νέο έγγραφο διερευνά τη δυνατότητα για νετρίνα, υποατομικά σωματίδια που σπάνια αλληλεπιδρούν με την κανονική ύλη, θα μπορούσαν να διαφύγουν κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης και να εντοπιστούν, προειδοποιώντας τον θάνατο ενός γίγαντα.

Προς το παρόν, μόνο ένα σουπερνόβα έχει ανιχνευθεί από τα νετρίνα του. Αυτή ήταν η σουπερνόβα 1987a, μια σχετικά στενή σουπερνόβα που συνέβη στο Μεγάλο Μαγγελάνικο Σύννεφο, ένας δορυφορικός γαλαξίας στον δικό μας. Όταν αυτό το αστέρι εξερράγη, τα νετρίνα διαφεύγουν από την επιφάνεια του αστεριού και έφτασαν στους ανιχνευτές στη Γη τρεις ώρες πριν το κύμα κλονισμού έφτασε στην επιφάνεια, παράγοντας μια ορατή φωτεινότητα. Ωστόσο, παρά την τεράστια έκρηξη, μόνο 24 νετρίνα (ή ακριβέστερα, ηλεκτρονικά αντι-νετρίνα), ανιχνεύθηκαν μεταξύ τριών ανιχνευτών.

Όσο πιο μακριά είναι ένα συμβάν, τόσο περισσότερο θα εξαπλωθούν τα νετρίνα του, γεγονός που με τη σειρά του μειώνει τη ροή στον ανιχνευτή. Με τους τρέχοντες ανιχνευτές, η προσδοκία είναι ότι είναι αρκετά μεγάλα για να ανιχνεύουν τα γεγονότα των σουπερνόβων με ρυθμό 1-3 ανά αιώνα, όλα που προέρχονται από τον Γαλαξία μας και τους δορυφόρους μας. Αλλά όπως και με την περισσότερη αστρονομία, η ακτίνα ανίχνευσης μπορεί να αυξηθεί με μεγαλύτερους ανιχνευτές. Η τρέχουσα γενιά χρησιμοποιεί ανιχνευτές με μάζες της τάξης των χιλιοτόνων ανίχνευσης υγρού, αλλά οι προτεινόμενοι ανιχνευτές θα το αυξήσουν σε μεγατόνια, ωθώντας τη σφαίρα της ανιχνευσιμότητας σε έως και 6,5 εκατομμύρια έτη φωτός, που θα περιλαμβάνουν τον πλησιέστερο μεγάλο γείτονά μας, τον γαλαξία της Ανδρομέδας . Με τέτοιες βελτιωμένες δυνατότητες, οι ανιχνευτές θα αναμένονταν να βρουν εκρήξεις νετρίνων της τάξης μιας φορά ανά δεκαετία.

Υποθέτοντας ότι οι υπολογισμοί είναι σωστοί και ότι το 20% του σουπερνόβα εκτοξεύεται άμεσα, αυτό σημαίνει ότι τέτοιοι τεράστιοι ανιχνευτές θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν 1-2 αποτυχημένες σουπερνόβες ανά αιώνα. Ευτυχώς, αυτό είναι ελαφρώς βελτιωμένο λόγω της επιπλέον μάζας του αστεριού, το οποίο θα έκανε τη συνολική ενέργεια του γεγονότος υψηλότερη, και ενώ αυτό δεν θα διαφεύγει ως φως, θα αντιστοιχούσε σε αυξημένη έξοδο νετρίνου. Έτσι, η σφαίρα ανίχνευσης θα μπορούσε να ωθηθεί σε δυνητικά 13 εκατομμύρια έτη φωτός, τα οποία θα ενσωματώνουν αρκετούς γαλαξίες με υψηλούς ρυθμούς σχηματισμού αστεριών και, κατά συνέπεια, υπερκαινοφανές.

Ενώ αυτό δίνει τη δυνατότητα ανίχνευσης αποτυχημένων σουπερνόβων στο ραντάρ, παραμένει ένα μεγαλύτερο πρόβλημα. Ας πούμε ότι οι ανιχνευτές νετρίνων καταγράφουν μια ξαφνική έκρηξη νετρίνων. Με τυπικά σουπερνόβα, αυτή η ανίχνευση θα ακολουθηθεί γρήγορα με την οπτική ανίχνευση ενός σουπερνόβα, αλλά με μια αποτυχημένη σουπερνόβα, η παρακολούθηση θα απουσίαζε. Η έκρηξη των νετρίνων είναι η αρχή και το τέλος της ιστορίας, η οποία αρχικά δεν μπορούσε να ορίσει θετικά ένα τέτοιο γεγονός ως διαφορετικό από άλλα σουπερνόβα, όπως αυτά που σχηματίζουν αστέρια νετρονίων.

Για να εξαλείψει τις λεπτές διαφορές, η ομάδα μοντελοποίησε τις σουπερνόβες για να εξετάσει τις ενέργειες και τις διάρκειες. Κατά τη σύγκριση των αποτυχημένων σουπερνόβων με εκείνων που σχηματίζουν αστέρια νετρονίων, προέβλεψαν ότι οι αποτυχημένες εκρήξεις των νετρίνων των σουπερνοβών θα είχαν μικρότερες χρονικές διαστάσεις (~ 1 δευτερόλεπτο) από αυτές που σχηματίζουν αστέρια νετρονίων (~ 10 δευτερόλεπτα). Επιπλέον, η ενέργεια που προσδίδεται στη σύγκρουση που αποτελεί την ανίχνευση θα είναι υψηλότερη για αποτυχημένες σουπερνόβες (έως 56 MeV έναντι 33 MeV). Αυτή η διαφορά θα μπορούσε ενδεχομένως να κάνει διάκριση μεταξύ των δύο τύπων.

Pin
Send
Share
Send