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.
Lewensloop van 'n ster en supernova
Op die tydskaal van miljarde jare ondergaan sterre 'n lewensverloop, hulle word gebore, verouder en sterf uiteindelik met ontploffing en daaropvolgende verspreiding van stermateriaal in die 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 swaartekrag-ineenstorting van 'n reusewolk aanleiding gee tot 'n protoster. Dit groei steeds verder met die aanwas van gas en stof totdat dit sy finale massa bereik. Die finale massa van die ster bepaal sy leeftyd sowel as wat met die ster gedurende sy lewe gebeur.
Alle sterre verkry hul energie van kernfusie. Die kernbrandstof wat in die kern brand, skep sterk uitwaartse druk as gevolg van die hoë kerntemperatuur. Dit balanseer die inwaartse swaartekrag. Die balans word versteur wanneer die brandstof in die kern opraak. Temperatuur daal, uitwaartse druk verminder. Gevolglik word die swaartekrag van die inwaartse druk dominant, wat die kern dwing om saam te trek en ineen te stort. Hoe 'n ster uiteindelik word na ineenstorting, 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, helder ontploffing word 'n supernova genoem.
Hierdie verbygaande astronomiese gebeurtenis vind plaas tydens die laaste evolusionêre stadium van 'n ster en laat 'n supernova-oorblyfsel agter. Afhangende van die massa van die ster, kan die oorblyfsel 'n neutronster of 'n swartgat wees.
SN 1987A, die laaste supernova
Die laaste supernova- gebeurtenis was SN 1987A, wat 35 jaar gelede in Februarie 1987 in die suidelike hemelruim gesien is. Dit was die eerste sodanige 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 ontploffende sterre wat in meer as 400 jaar gesien is, wat vir etlike maande met die krag van 100 miljoen sonne gevlam het en ’n unieke geleentheid gebied het om die fases voor, tydens en na die dood van ’n ster te bestudeer.
Studie van supernova is belangrik
Die studie van supernova's is op verskeie maniere nuttig, soos om afstande in die ruimte te meet , die uitdyende heelal te verstaan en die aard van sterre as die fabrieke van al die elemente wat alles (insluitend ons) in die heelal maak . Die swaarder elemente wat gevorm word as gevolg van kernfusie (van ligter elemente) in die kern van sterre, sowel as die nuutgeskepte elemente tydens die ineenstorting van die kern, word tydens 'n supernova-ontploffing deur die ruimte versprei . Die supernovas speel 'n sleutelrol in die verspreiding van elemente deur die heelal.
Ongelukkig was daar in die verlede nie veel geleentheid om supernova-ontploffings van naderby waar te neem en te bestudeer nie. Noukeurige waarneming en studie van supernova-ontploffings binne ons tuissterrestelsel, die Melkweg, sou merkwaardig wees, want die studie onder daardie toestande sou nooit in laboratoriums op Aarde uitgevoer kon word nie. Daarom 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 vir dreigende supernova-ontploffings?
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 proto-neutronster binne die kern van die ster waarop die res van die ster onder 'n intense swaartekragveld neerval en terugbons. Die skokgolf wat gegenereer word, disintegreer die ster en laat die enigste oorblywende kern (’n neutronster of ’n swartgat, afhangende van die massa van die ster) agter, en die res van die massa van die ster versprei in die interstellêre ruimte.
Die enorme uitbarsting van neutrino's wat veroorsaak word deur die ineenstorting van die swaartekragkern, ontsnap ongehinderd na die buitenste ruimte as gevolg van die nie-interaktiewe aard daarvan met materie. Ongeveer 99% van die swaartekragbindingsenergie ontsnap as neutrino's (voor fotone wat in die veld vasgevang is) en dien as 'n baken van 'n belemmerende supernova-ontploffing. Hierdie neutrino's kan op die aarde vasgelê word deur die neutrino-observatoria, wat weer dien as 'n vroeë waarskuwing van 'n moontlike optiese waarneming van 'n 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-observatoriums wat oor die wêreld versprei is, mik na die eerste opsporing van neutrino's wat voortspruit uit die gravitasiekernineenstorting van sterre in ons tuissterrestelsel . Hul sukses is dus baie afhanklik van die tempo van supernova-kernineenstorting 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.
Gegewe die laaste supernova-gebeurtenis, SN 1987A, wat 35 jaar gelede waargeneem is, kan die volgende supernova-gebeurtenis in die Melkweg enige tyd in die nabye toekoms verwag word. Met die neutrino-observatoriums wat genetwerk is om die vroeë uitbarstings op te spoor en die opgegradeerde Supernova Early Warning System (SNEW) in plek, sal die wetenskaplikes in staat wees om die volgende ekstreme gebeure wat verband hou met die supernova-ontploffing van 'n sterwende ster van naderby te bekyk. Dit sou 'n betekenisvolle gebeurtenis en 'n unieke geleentheid wees 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
***
