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El evento de supernova puede ocurrir en cualquier momento en nuestra galaxia local

CIENCIASASTRONOMÍA Y CIENCIA ESPACIALEl evento de supernova puede ocurrir en cualquier momento en nuestra galaxia local

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. 

Curso de vida de una estrella y supernova  

En la escala de tiempo de miles de millones de años, estrellas pasan por un curso de vida, nacen, envejecen y finalmente mueren con la explosión y la posterior dispersión de materiales estelares en el espacio interestelar en forma de polvo o nube.  

La vida de una estrella comienza en una nebulosa (nube de polvo, hidrógeno, helio y otros gases ionizados) cuando el colapso gravitacional de una nube gigante da origen a una protoestrella. Este continúa creciendo más con la acumulación de gas y polvo hasta que alcanza su masa final. La masa final de la estrella determina su vida útil y lo que le sucede a la estrella durante su vida.  

Todas las estrellas obtienen su energía de la fusión nuclear. El combustible nuclear que se quema en el núcleo crea una fuerte presión hacia el exterior debido a la alta temperatura del núcleo. Esto equilibra la fuerza gravitatoria interna. El equilibrio se altera cuando se acaba el combustible en el núcleo. La temperatura desciende, la presión exterior disminuye. Como resultado, la fuerza gravitatoria del apretón hacia adentro se vuelve dominante, obligando al núcleo a contraerse y colapsar. El resultado final de una estrella después del colapso depende de la masa de la estrella. En el caso de las estrellas supermasivas, cuando el núcleo colapsa en un corto período de tiempo, crea enormes ondas de choque. La poderosa y luminosa explosión se llama supernova.  

Este evento astronómico transitorio ocurre durante la última etapa evolutiva de una estrella y deja remanentes de supernova. Dependiendo de la masa de la estrella, el remanente podría ser una estrella de neutrones o un agujero negro.   

SN 1987A, la última supernova  

El último evento de supernova fue SN 1987A, que se vio en el cielo del sur hace 35 años en febrero de 1987. Fue el primer evento de supernova de este tipo visible a simple vista desde el de Kepler en 1604. Ubicado en la cercana Gran Nube de Magallanes (una galaxia satélite del Vía Láctea), fue una de las estrellas en explosión más brillantes vistas en más de 400 años que brilló con el poder de 100 millones de soles durante varios meses y brindó una oportunidad única para estudiar las fases antes, durante y después de la muerte de una estrella.  

El estudio de las supernovas es importante  

El estudio de la supernova es útil de varias maneras, como la medición de distancias en el espacio, la comprensión del universo en expansión y la naturaleza de las estrellas como fábricas de todos los elementos que hacen todo (incluidos nosotros) que se encuentran en el universo. Los elementos más pesados ​​formados como resultado de la fusión nuclear (de elementos más ligeros) en el núcleo de las estrellas, así como los elementos recién creados durante el colapso del núcleo, se distribuyen por todo el espacio durante la explosión de una supernova. Las supernovas juegan un papel clave en la distribución de elementos por todo el universo.  

Desafortunadamente, no ha habido muchas oportunidades en el pasado para observar y estudiar de cerca la explosión de una supernova. La observación cercana y el estudio de la explosión de una supernova dentro de nuestra galaxia natal, la Vía Láctea, sería notable porque el estudio en esas condiciones nunca podría llevarse a cabo en laboratorios en la Tierra. De ahí el imperativo de detectar la supernova tan pronto como comience. Pero, ¿cómo se sabe cuándo está a punto de comenzar una explosión de supernova? ¿Existe algún sistema de alerta temprana para impedir la explosión de una supernova?  

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 atrás el único núcleo remanente (una estrella de neutrones o un agujero negro dependiendo de la masa de la estrella) y el resto de la masa de la estrella se dispersa en el espacio interestelar.  

El enorme estallido de neutrinos producido como resultado del escape del colapso del núcleo gravitacional al espacio exterior sin obstáculos debido a su naturaleza no interactiva con la materia. Alrededor del 99% de la energía de enlace gravitacional escapa en forma de neutrinos (antes de los fotones que quedan atrapados en el campo) y actúa como un faro que impide la explosión de una supernova. Estos neutrinos pueden ser capturados en la tierra por los observatorios de neutrinos que a su vez actúan como alerta temprana de una posible observación óptica de explosión de supernova próximamente.  

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   

Los observatorios de neutrinos repartidos por todo el mundo tienen como objetivo la primera detección de neutrinos resultantes del colapso del núcleo gravitacional de las estrellas en nuestra galaxia de origen. Por lo tanto, su éxito depende en gran medida de la tasa de colapso del núcleo de supernova en la Vía Láctea. 

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 los estallidos tempranos y el Sistema de Alerta Temprana de Supernova (SNEW) actualizado, los científicos estarán en condiciones de observar de cerca los próximos eventos 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 del universo.  

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Fuentes:  

  1. La galaxia de los fuegos artificiales, NGC 6946: ¿Qué hace que esta galaxia sea tan especial? científico europeo. Publicado el 11 de enero de 2021. Disponible en https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/  
  1. Scholberg K. 2012. Detección de neutrinos en supernovas. Preimpresión axRiv. Disponible en https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf  
  1. 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 
  1. 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  
  1. 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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Equipo SCIEU
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