In onlangs gepubliseerde referate het navorsers die tempo van supernova-kern-instorting in die Melkweg op 1.63 ± 0.46 gebeurtenisse per eeu geskat. Daarom, gegewe die laaste supernova-gebeurtenis, SN 1987A is 35 jaar gelede in 1987 waargeneem, kan die volgende supernova-gebeurtenis in die Melkweg enige tyd in die nabye toekoms verwag word.
Lewensverloop van 'n ster & supernova
Op die tydskaal van biljoene jare, sterre 'n lewensloop ondergaan, word hulle gebore, verouder en sterf uiteindelik met ontploffing en daaropvolgende verspreiding van stermateriaal na interstellêre ruimte as stof of wolk.
Die lewe van 'n ster begin in 'n newel (wolk van stof, waterstof, helium en ander geïoniseerde gasse) wanneer die gravitasie-ineenstorting van 'n reusewolk aanleiding gee tot 'n protoster. Dit gaan voort om verder te groei met aanwas van gas en stof totdat dit sy finale massa bereik. Die finale massa van die ster bepaal sy leeftyd sowel as wat tydens sy lewe met die ster gebeur.
Almal sterre hul energie uit kernfusie verkry. Die kernbrandstof wat in die kern brand, skep sterk uitwaartse druk as gevolg van die hoë kerntemperatuur. Dit balanseer die inwaartse gravitasiekrag uit. Die balans word versteur wanneer die brandstof in die kern opraak. Temperatuur daal, uiterlike druk neem af. As gevolg hiervan word die gravitasiekrag van die inwaartse druk dominant wat die kern dwing om saam te trek en ineen te stort. Wat 'n ster uiteindelik na ineenstorting eindig, hang af van die massa van die ster. In die geval van supermassiewe sterre, wanneer die kern binne 'n kort tydjie ineenstort, skep dit enorme skokgolwe. Die kragtige, ligte ontploffing word supernova genoem.
Hierdie verbygaande astronomiese gebeurtenis vind plaas tydens die laaste evolusionêre stadium van 'n ster en laat supernova-oorblyfsel agter. Afhangende van die massa van die ster, kan die oorblyfsel 'n neutronster of 'n swart gat.
SN 1987A, die laaste supernova
Die laaste supernova-gebeurtenis was SN 1987A wat 35 jaar gelede in Februarie 1987 in die suidelike lug gesien is. Dit was die eerste sulke supernova-gebeurtenis wat met die blote oog sigbaar was sedert Kepler s'n in 1604. Geleë in die nabygeleë Groot Magellaanse Wolk ('n satelliet). sterrestelsel van die Melkweg), was dit een van die helderste ontplofbare sterre wat in meer as 400 jaar gesien is wat vir etlike maande met die krag van 100 miljoen sonne gevlam het en unieke geleentheid gebied het om die fases voor, tydens en na die dood van 'n ster.
Studie van supernova is belangrik
Studie van supernova is nuttig op verskeie maniere, soos die meet van afstande in ruimte, begrip van uitbrei heelal en die aard van sterre as die fabrieke van al die elemente wat alles maak (insluitend ons) gevind in die heelal. Die swaarder elemente wat gevorm word as gevolg van kernfusie (van ligter elemente) in die kern van sterre sowel as die nuutgeskepte elemente tydens kernineenstorting word deurgaans versprei ruimte tydens supernova-ontploffing. Die supernovas speel 'n sleutelrol in die verspreiding van elemente regdeur die heelal.
Ongelukkig was daar nie veel geleentheid in die verlede om supernova-ontploffing noukeurig waar te neem en te bestudeer nie. Noukeurige waarneming en studie van supernova-ontploffing binne ons huis sterrestelsel Melkweg sou merkwaardig wees omdat die studie onder daardie toestande nooit in laboratoriums op die Aarde uitgevoer kon word nie. Vandaar die noodsaaklikheid om die supernova op te spoor sodra dit begin. Maar hoe sal 'n mens weet wanneer 'n supernova-ontploffing op die punt staan om te begin? Is daar enige vroeë waarskuwingstelsel om supernova-ontploffing te belemmer?
Neutrino, die baken van supernova-ontploffing
Teen die einde van die lewensloop, soos 'n ster se ligter elemente opraak as brandstof vir die kernfusie wat dit aandryf, oorheers die inwaartse gravitasiestoot en begin die buitenste lae van ster na binne val. Die kern begin ineenstort en binne enkele millisekondes word die kern so saamgepers dat elektrone en protone kombineer om neutrone te vorm en 'n neutrino word vrygestel vir elke neutron wat gevorm word.
Die neutrone wat so gevorm word, vorm 'n protoneutronster binne die kern van die ster waarop res van die ster onder 'n intense gravitasieveld neerval en terugbons. Die skokgolf wat gegenereer word, disintegreer die ster en verlaat die enigste kernremanent ('n neutronster of 'n swart gat afhangende van die massa van die ster) agter en res van die massa van die ster versprei in interstellêr ruimte.
Die enorme uitbarsting van neutrino geproduseer as gevolg van gravitasie-kern-ineenstorting ontsnapping na buite ruimte onbelemmerd weens die nie-interaktiewe aard daarvan met materie. Ongeveer 99% van die gravitasie-bindingsenergie ontsnap as neutrino's (voor fotone wat in die veld vasgevang is) en dien as baken om supernova-ontploffing te belemmer. Hierdie neutrino's kan op die aarde gevang word deur die neutrino-sterrewagte wat op hul beurt weer dien as 'n vroeë waarskuwing van 'n moontlike optiese waarneming van supernova-ontploffing binnekort.
Die neutrino's wat ontsnap, bied ook 'n unieke venster na uiterste gebeure binne 'n ontploffende ster wat implikasies kan hê in die begrip van die fundamentele kragte en elementêre deeltjies.
Supernova vroeë waarskuwingstelsel (SNEW)
Ten tyde van die laaste waargenome kern-ineenstortingsupernova (SN1987A), is die verskynsel met die blote oog waargeneem. Die neutrino's is opgespoor deur twee Cherenkov-waterverklikkers, Kamiokande-II en die Irvine-MichiganBrookhaven (IMB)-eksperiment wat 19 neutrino-interaksiegebeure waargeneem het. Opsporing van neutrino's kan egter as baken of alarm dien om optiese waarneming van die supernova te belemmer. Gevolglik kon verskeie sterrewagte en sterrekundiges nie betyds optree om data te bestudeer en in te samel nie.
Sedert 1987 het neutrino-astronomie baie gevorder. Nou is die supernova-waarskuwingstelsel SNWatch in plek wat geprogrammeer is om 'n alarm te maak aan die kundiges en relevante organisasies oor 'n moontlike supernova-waarneming. En daar is 'n netwerk van neutrino-sterrewagte regoor die wêreld, genaamd Supernova Early Warning System (SNEWS) wat seine kombineer om die vertroue in 'n opsporing te verbeter. Enige gewone aktiwiteit word deur individuele detectors aan 'n sentrale NUUS-bediener in kennis gestel. Verder het SNEWS onlangs opgradering na SNEWS 2.0 ondergaan, wat ook waarskuwings met laer vertroue lewer.
Ophande Supernova in die Melkweg
Neutrino-sterrewagte wat oor die wêreld versprei is, mik na die eerste opsporing van neutrino's as gevolg van gravitasiekern-ineenstorting van die sterre in ons huis sterrestelsel. Hul sukses is dus baie afhanklik van die tempo van supernova-kern ineenstorting in die Melkweg.
In onlangs gepubliseerde referate het navorsers die tempo van supernova-kern-ineenstorting in die Melkweg op 1.63 ± 0.46 gebeure per 100 jaar geskat; ongeveer een tot twee supernovas per eeu. Verder dui skattings daarop dat die tydsinterval tussen kerninstorting van supernova in die Melkweg tussen 47 en 85 jaar kan wees.
Daarom, gegewe die laaste supernova-gebeurtenis, SN 1987A is 35 jaar gelede waargeneem, kan die volgende supernova-gebeurtenis in die Melkweg enige tyd in die nabye toekoms verwag word. Met die neutrino-sterrewagte in 'n netwerk om die vroeë uitbarstings op te spoor en die opgegradeerde Supernova Early Warning System (SNEW) in plek, sal die wetenskaplikes in posisie wees om die volgende uiterste gebeure wat met supernova-ontploffing van 'n sterwende ster geassosieer word, noukeurig te kyk. Dit sou 'n belangrike gebeurtenis en 'n unieke geleentheid om die fases voor, tydens en na die dood van 'n ster te bestudeer vir 'n beter begrip van die heelal.
***
Bronne:
- Die Vuurwerke Galaxy, NGC 6946: Wat maak dit Galaxy so spesiaal? Wetenskaplike Europese. Geplaas 11 Januarie 2021. Beskikbaar by http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Scholberg K. 2012. Supernova Neutrino Opsporing. Voordruk axRiv. Beskikbaar by https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Kharusi S Al, et al 2021. NUUS 2.0: 'n volgende-generasie supernova vroeë waarskuwingstelsel vir multi-boodskapper sterrekunde. Nuwe Tydskrif vir Fisika, Volume 23, Maart 2021. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F., en Cappellaroc E., 2021. Op die tempo van kern ineenstorting supernovas in die melkweg. Nuwe Sterrekunde Volume 83, Februarie 2021, 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Voordruk axRiv beskikbaar by https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Murphey, CT, et al 2021. Getuienis van geskiedenis: lugverspreiding, waarneembaarheid en koerse van melkweg-supernovas met blote oog. Maandelikse kennisgewings van die Royal Astronomical Society, Volume 507, Uitgawe 1, Oktober 2021, Bladsye 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Voordruk axRiv Beskikbaar by https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
***
