En artículos publicados recientemente, los investigadores han estimado que la tasa de colapso del núcleo de supernova en la Vía Láctea es de 1.63 ± 0.46 eventos por siglo. Por lo tanto, dado que el último evento de supernova, SN 1987A, se observó hace 35 años en 1987, se puede esperar el próximo evento de supernova en la Vía Láctea en cualquier momento en el futuro cercano.
Life course of a estrella & supernova
En la escala de tiempo de miles de millones de años, estrellas undergo a life course, they are born, age and finally die with explosion and subsequent dispersal of star materials into interstellar espacio as dust or cloud.
La vida de un estrella 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 estrella determines its lifetime as well as what happens to the star during its life.
Todos estrellas 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.
Este evento astronómico transitorio ocurre durante la última etapa evolutiva de una estrella y deja tras de sí restos de supernova. Dependiendo de la masa de la estrella, el remanente podría ser una estrella de neutrones o una agujero negro.
SN 1987A, la última 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 galaxia 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.
El estudio de las supernovas es importante
Study of supernova is helpful in several ways such as measuring distances in espacio, understanding of expanding universo y la naturaleza de las estrellas como fábricas de todos los elementos que componen todo (incluidos nosotros) que se encuentra en la Tierra. universo. 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 espacio during supernova explosion. The supernovas play a key role in distributing elements throughout the universo.
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 galaxia 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, el faro de la explosión de una supernova
Hacia el final del ciclo de vida, cuando una estrella se queda sin elementos más ligeros como combustible para la fusión nuclear que la alimenta, domina el empuje gravitacional hacia el interior y las capas exteriores de la estrella comienzan a caer hacia el interior. El núcleo comienza a colapsar y en unos pocos milisegundos se comprime tanto que los electrones y los protones se combinan para formar neutrones y se libera un neutrino por cada neutrón formado.
Los neutrones así formados constituyen una estrella de protoneutrones dentro del núcleo de la estrella sobre la cual el resto de la estrella cae bajo un intenso campo gravitacional y rebota. La onda de choque generada desintegra la estrella dejando el único núcleo remanente (una estrella de neutrones o una agujero negro depending on the mass of the star) behind and rest of the mass of the star disperses into interstellar espacio.
El enorme estallido de neutrinos produced as a result of gravitational core-collapse escape into outer espacio 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.
Los neutrinos que escapan también brindan una ventana única a los acontecimientos extremos dentro de una estrella en explosión que pueden tener implicaciones en la comprensión de las fuerzas fundamentales y las partículas elementales.
Sistema de alerta temprana de supernovas (SNEW)
En el momento de la última supernova observada con colapso del núcleo (SN1987A), el fenómeno se observó a simple vista. Los neutrinos fueron detectados por dos detectores Cherenkov de agua, Kamiokande-II y el experimento Irvine-MichiganBrookhaven (IMB) que había observado 19 eventos de interacción de neutrinos. Sin embargo, la detección de neutrinos podría actuar como baliza o alarma para impedir la observación óptica de la supernova. Como resultado, varios observatorios y astrónomos no pudieron actuar a tiempo para estudiar y recopilar datos.
Desde 1987, la astronomía de neutrinos ha avanzado mucho. Ahora, el sistema de alerta de supernova SNWatch está en su lugar, que está programado para hacer sonar una alarma a los expertos y organizaciones relevantes sobre un posible avistamiento de supernova. Y hay una red de observatorios de neutrinos en todo el mundo, llamada Supernova Early Warning System (SNEWS), que combina señales para mejorar la confianza en una detección. Cualquier actividad habitual es notificada a un servidor SNEWS central por detectores individuales. Además, SNEWS se actualizó recientemente a SNEWS 2.0, lo que también produce alertas de menor confianza.
Supernova inminente en la Vía Láctea
Neutrino observatories spread across the world are aiming at first detection of neutrinos resulting from gravitational core collapse of the stars in our home galaxia. Their success therefore, is very much dependent on the rate of supernova core collapse in the Milky Way.
En artículos publicados recientemente, los investigadores han estimado que la tasa de colapso del núcleo de supernova en la Vía Láctea es de 1.63 ± 0.46 eventos cada 100 años; aproximadamente de una a dos supernovas por siglo. Además, las estimaciones sugieren que el intervalo de tiempo entre el colapso del núcleo de una supernova en la Vía Láctea podría ser de entre 47 y 85 años.
Por lo tanto, dado que el último evento de supernova, SN 1987A, se observó hace 35 años, se puede esperar el próximo evento de supernova en la Vía Láctea en cualquier momento en el futuro cercano. Con los observatorios de neutrinos conectados en red para detectar las primeras explosiones y el Sistema de Alerta Temprana de Supernovas (SNEW) mejorado, los científicos estarán en condiciones de observar de cerca los próximos acontecimientos extremos asociados con la explosión de supernova de una estrella moribunda. Este sería un evento trascendental y una oportunidad única para estudiar las fases antes, durante y después de la muerte de una estrella para una mejor comprensión de su universo.
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Fuentes:
- Los fuegos artificiales galaxia, NGC 6946: What Make this galaxia 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. Detección de neutrinos en supernovas. Preimpresión axRiv. Disponible en https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- kharusi s al, et al 2021. SNEWS 2.0: un sistema de alerta temprana de supernovas de próxima generación para la astronomía de múltiples mensajes. New Journal of Physics, volumen 23, marzo de 2021. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F. y Cappellaroc E., 2021. Sobre la tasa de colapso del núcleo de las supernovas en la Vía Láctea. New Astronomy Volumen 83, febrero de 2021, 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Preprint axRiv disponible en https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Murphey, CT, et al 2021. Testigo de la historia: distribución del cielo, detectabilidad y tasas de supernovas de la Vía Láctea a simple vista. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, volumen 507, número 1, octubre de 2021, páginas 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Preprint axRiv Disponible en https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
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