ในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยได้ประมาณการว่าอัตราการยุบตัวของแกนซุปเปอร์โนวาในทางช้างเผือกจะอยู่ที่ 1.63 ± 0.46 เหตุการณ์ต่อศตวรรษ ดังนั้น จากเหตุการณ์ซูเปอร์โนวาครั้งสุดท้าย SN 1987A ถูกพบเมื่อ 35 ปีที่แล้วในปี 1987 เหตุการณ์ซูเปอร์โนวาครั้งต่อไปในทางช้างเผือกอาจเกิดขึ้นได้ทุกเมื่อในอนาคตอันใกล้
หลักสูตรชีวิตของก ดาว & ซูเปอร์โนวา
ในช่วงเวลาหลายพันล้านปี ดาว ดำเนินชีวิตไปตามวิถีแห่งชีวิต เกิด แก่ และตายในที่สุดด้วยการระเบิดและการกระจายตัวของวัตถุดวงดาวสู่ดวงดาว ช่องว่าง เหมือนฝุ่นหรือเมฆ
ชีวิตของก ดาว เริ่มต้นในเนบิวลา (เมฆฝุ่น ไฮโดรเจน ฮีเลียม และก๊าซไอออไนซ์อื่นๆ) เมื่อการพังทลายของแรงโน้มถ่วงของเมฆขนาดยักษ์ทำให้เกิดดาวฤกษ์ก่อนเกิด สิ่งนี้ยังคงเติบโตต่อไปตามการสะสมของก๊าซและฝุ่นจนกระทั่งถึงมวลสุดท้าย มวลสุดท้ายของ ดาว กำหนดอายุขัยของมันรวมถึงสิ่งที่เกิดขึ้นกับดาวฤกษ์ในช่วงชีวิตของมัน
ทั้งหมด ดาว ได้พลังงานมาจากนิวเคลียร์ฟิวชัน การเผาไหม้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในแกนกลางจะสร้างแรงกดดันภายนอกที่รุนแรงเนื่องจากอุณหภูมิแกนกลางสูง สิ่งนี้จะทำให้เกิดความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงภายใน ความสมดุลจะถูกรบกวนเมื่อเชื้อเพลิงในแกนกลางหมด อุณหภูมิลดลง ความดันภายนอกลดลง ผลก็คือ แรงโน้มถ่วงของการบีบตัวเข้าด้านในจะมีอิทธิพลเหนือกว่าในการบังคับให้แกนกลางหดตัวและพังทลายลง การที่ดาวฤกษ์จบลงในที่สุดหลังจากการล่มสลายนั้นขึ้นอยู่กับมวลของดาวฤกษ์ ในกรณีของดาวมวลมหาศาล เมื่อแกนกลางยุบตัวในช่วงเวลาสั้นๆ จะทำให้เกิดคลื่นกระแทกขนาดมหึมา การระเบิดอันทรงพลังและส่องสว่างเรียกว่าซูเปอร์โนวา
เหตุการณ์ทางดาราศาสตร์ชั่วคราวนี้เกิดขึ้นในช่วงวิวัฒนาการสุดท้ายของดาวฤกษ์และทิ้งเศษซูเปอร์โนวาไว้เบื้องหลัง เศษที่เหลืออาจเป็นดาวนิวตรอนหรือ a ขึ้นอยู่กับมวลของดาวฤกษ์ หลุมดำ.
SN 1987A ซุปเปอร์โนวาตัวสุดท้าย
เหตุการณ์ซูเปอร์โนวาครั้งสุดท้ายคือ SN 1987A ซึ่งพบเห็นในท้องฟ้าทางใต้เมื่อ 35 ปีที่แล้วในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 1987 เป็นเหตุการณ์ซูเปอร์โนวาดังกล่าวครั้งแรกที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่านับตั้งแต่เคปเลอร์ในปี พ.ศ. 1604 ตั้งอยู่ในเมฆแมกเจลแลนใหญ่ (ดาวเทียม) ที่อยู่ใกล้เคียง กาแล็กซี ของทางช้างเผือก) เป็นหนึ่งในดาวระเบิดที่สว่างที่สุดที่เคยพบเห็นในรอบกว่า 400 ปีที่สว่างจ้าด้วยพลังของดวงอาทิตย์ 100 ล้านดวงเป็นเวลาหลายเดือน และให้โอกาสพิเศษในการศึกษาระยะก่อน ระหว่าง และหลังการตายของ ดาว.
การศึกษาซุปเปอร์โนวามีความสำคัญ
การศึกษาซูเปอร์โนวามีประโยชน์หลายประการ เช่น การวัดระยะทาง ช่องว่างความเข้าใจในการขยาย จักรวาล และธรรมชาติของดาวฤกษ์ที่เป็นโรงงานของธาตุต่างๆ ที่สร้างทุกสิ่ง (รวมทั้งเราด้วย) ที่พบในนั้น จักรวาล- ธาตุที่หนักกว่าเกิดขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (ของธาตุที่เบากว่า) ในแกนกลางดาวฤกษ์ตลอดจนธาตุที่สร้างขึ้นใหม่ระหว่างแกนกลางดาวฤกษ์พังทลายกระจายไปทั่ว ช่องว่าง ระหว่างการระเบิดซูเปอร์โนวา ซูเปอร์โนวามีบทบาทสำคัญในการกระจายธาตุไปทั่ว จักรวาล.
น่าเสียดายที่ในอดีตไม่ค่อยมีโอกาสสังเกตและศึกษาการระเบิดของซุปเปอร์โนวาอย่างใกล้ชิด การสังเกตและศึกษาการระเบิดของซุปเปอร์โนวาอย่างใกล้ชิดภายในบ้านของเรา กาแล็กซี ทางช้างเผือกคงจะน่าทึ่งเพราะการศึกษาภายใต้เงื่อนไขเหล่านั้นไม่สามารถดำเนินการในห้องปฏิบัติการบนโลกได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจจับซูเปอร์โนวาทันทีที่มันเริ่มต้นขึ้น แต่จะรู้ได้อย่างไรว่าการระเบิดของซุปเปอร์โนวากำลังจะเริ่มต้นขึ้นเมื่อใด มีระบบเตือนภัยล่วงหน้าเพื่อขัดขวางการระเบิดของซูเปอร์โนวาหรือไม่?
นิวตริโน สัญญาณของการระเบิดซุปเปอร์โนวา
ในช่วงสุดท้ายของชีวิต เมื่อดาวฤกษ์หมดธาตุที่เบากว่าเป็นเชื้อเพลิงสำหรับนิวเคลียร์ฟิวชันที่ส่งพลังงาน แรงกดโน้มถ่วงเข้าด้านในจะครอบงำ และชั้นนอกของดาวก็เริ่มตกเข้าด้านใน แกนกลางเริ่มยุบตัวและภายในไม่กี่มิลลิวินาที แกนกลางจะถูกบีบอัดจนอิเล็กตรอนและโปรตอนรวมกันเป็นนิวตรอนและนิวตริโนจะถูกปล่อยออกมาสำหรับนิวตรอนแต่ละตัวที่ก่อตัวขึ้น
ดังนั้นนิวตรอนจึงก่อตัวขึ้นจึงประกอบเป็นดาวโปรโตนิวตรอนภายในแกนกลางของดาวฤกษ์ ซึ่งดาวที่เหลือตกลงลงมาภายใต้สนามโน้มถ่วงที่รุนแรงและกระเด้งกลับ คลื่นกระแทกที่เกิดขึ้นทำให้ดาวฤกษ์สลายตัว เหลือเพียงแกนกลางที่เหลืออยู่ (ดาวนิวตรอนหรือ a หลุมดำ ขึ้นอยู่กับมวลของดาวฤกษ์) ด้านหลังและส่วนที่เหลือของมวลของดาวกระจายตัวไปในดวงดาว ช่องว่าง.
การระเบิดครั้งใหญ่ของ นิวตริโน เกิดจากการยุบตัวของแกนแรงโน้มถ่วงออกสู่ด้านนอก ช่องว่าง ไม่มีอุปสรรคเนื่องจากธรรมชาติไม่โต้ตอบกับสสาร ประมาณ 99% ของพลังงานที่จับกับแรงโน้มถ่วงจะหลุดออกไปเป็นนิวทริโน (นำหน้าโฟตอนที่ติดอยู่ในสนาม) และทำหน้าที่เป็นสัญญาณของการระเบิดของซูเปอร์โนวาที่ขวางกั้น นิวตริโนเหล่านี้สามารถถูกจับบนโลกได้โดยหอสังเกตการณ์นิวตริโน ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นการเตือนล่วงหน้าถึงการสังเกตการณ์การระเบิดของซูเปอร์โนวาด้วยแสงที่เป็นไปได้ในไม่ช้า
นิวตริโนที่หลบหนียังเปิดช่องให้มองเห็นเหตุการณ์สุดขั้วภายในดาวระเบิด ซึ่งอาจส่งผลต่อความเข้าใจในแรงพื้นฐานและอนุภาคมูลฐาน
ระบบเตือนภัยล่วงหน้าของซูเปอร์โนวา (SNEW)
ในช่วงเวลาของซุปเปอร์โนวาแกนยุบตัวที่สังเกตได้ครั้งล่าสุด (SN1987A) ปรากฏการณ์นี้สังเกตได้ด้วยตาเปล่า นิวตริโนตรวจพบโดยเครื่องตรวจจับน้ำ Cherenkov สองตัวคือ Kamiokande-II และการทดลอง Irvine-MichiganBrookhaven (IMB) ซึ่งสังเกตเหตุการณ์ปฏิสัมพันธ์ของนิวทริโน 19 เหตุการณ์ อย่างไรก็ตาม การตรวจจับนิวตริโนสามารถทำหน้าที่เป็นสัญญาณหรือสัญญาณเตือนสำหรับการขัดขวางการสังเกตด้วยแสงของซุปเปอร์โนวา เป็นผลให้หอดูดาวและนักดาราศาสตร์ต่างๆไม่สามารถดำเนินการตามเวลาในการศึกษาและรวบรวมข้อมูลได้
ตั้งแต่ปี 1987 ดาราศาสตร์นิวตริโนก้าวหน้าไปมาก ขณะนี้ ระบบแจ้งเตือนซูเปอร์โนวา SNWatch อยู่ในสถานที่ซึ่งได้รับการตั้งโปรแกรมให้ส่งเสียงเตือนไปยังผู้เชี่ยวชาญและองค์กรที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับการพบเห็นซุปเปอร์โนวาที่เป็นไปได้ และมีเครือข่ายหอสังเกตการณ์นิวตริโนอยู่ทั่วโลก เรียกว่า Supernova Early Warning System (SNEWS) ซึ่งรวมสัญญาณต่างๆ เข้าด้วยกันเพื่อเพิ่มความมั่นใจในการตรวจจับ กิจกรรมปกติใด ๆ จะได้รับแจ้งไปยังเซิร์ฟเวอร์ SNEWS ส่วนกลางโดยตัวตรวจจับส่วนบุคคล นอกจากนี้ SNEWS ได้อัปเกรดเป็น SNEWS 2.0 เมื่อเร็วๆ นี้ ซึ่งสร้างการแจ้งเตือนที่มีความมั่นใจต่ำเช่นกัน
ซุปเปอร์โนวาใกล้เข้ามาทางช้างเผือก
หอสังเกตการณ์นิวตริโนที่กระจายอยู่ทั่วโลกตั้งเป้าที่จะตรวจจับนิวตริโนเป็นครั้งแรกที่เกิดจากการยุบตัวของแกนแรงโน้มถ่วงในบ้านของเรา กาแล็กซี- ความสำเร็จของพวกเขาจึงขึ้นอยู่กับอัตราการยุบแกนซูเปอร์โนวาในทางช้างเผือกเป็นอย่างมาก
ในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยได้ประมาณการอัตราการยุบตัวของแกนซุปเปอร์โนวาในทางช้างเผือกเป็น 1.63 ± 0.46 เหตุการณ์ต่อ 100 ปี; ประมาณหนึ่งถึงสองซุปเปอร์โนวาต่อศตวรรษ นอกจากนี้ การประมาณการยังชี้ให้เห็นว่าช่วงเวลาระหว่างซุปเปอร์โนวาแกนกลางยุบตัวในทางช้างเผือกอาจอยู่ระหว่าง 47 ถึง 85 ปี
ดังนั้น เมื่อพิจารณาถึงเหตุการณ์ซูเปอร์โนวาครั้งล่าสุด SN 1987A ได้ถูกสังเกตการณ์เมื่อ 35 ปีที่แล้ว และเหตุการณ์ซูเปอร์โนวาครั้งต่อไปในทางช้างเผือกก็คาดว่าจะเกิดขึ้นได้ทุกเมื่อในอนาคตอันใกล้นี้ ด้วยหอดูดาวนิวตริโนที่เชื่อมต่อเครือข่ายเพื่อตรวจจับการระเบิดในช่วงแรกและระบบเตือนภัยล่วงหน้าของซูเปอร์โนวา (SNEW) ที่ได้รับการปรับปรุง นักวิทยาศาสตร์จะอยู่ในตำแหน่งที่จะมองอย่างใกล้ชิดถึงเหตุการณ์สุดขั้วถัดไปที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดของซูเปอร์โนวาของดาวฤกษ์ที่กำลังจะตาย นี่จะเป็นเหตุการณ์สำคัญและเป็นโอกาสพิเศษในการศึกษาระยะก่อน ระหว่าง และหลังการตายของดาวฤกษ์เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับ จักรวาล.
***
แหล่งที่มา:
- ดอกไม้ไฟ กาแล็กซี, NGC 6946: อะไรทำให้สิ่งนี้ กาแล็กซี พิเศษมากเหรอ? วิทยาศาสตร์ยุโรป โพสต์เมื่อ 11 มกราคม 2021. มีจำหน่ายที่ http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Scholberg K. 2012 การตรวจจับซูเปอร์โนวานิวตริโน พิมพ์ล่วงหน้า axRiv. สามารถดูได้ที่ https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- คารูซี เอส อัล อัล et พ.ศ. 2021 SNEWS 2.0: ระบบเตือนภัยล่วงหน้าของซูเปอร์โนวารุ่นต่อไปสำหรับดาราศาสตร์หลายผู้ส่งสาร วารสารฟิสิกส์ใหม่ เล่มที่ 23 มีนาคม 2021 031201 DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K. , Vissaniab F. และ Cappellaroc E. , 2021 เกี่ยวกับอัตราการยุบซุปเปอร์โนวาของแกนกลางในทางช้างเผือก New Astronomy Volume 83 กุมภาพันธ์ 2021 101498 DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. พิมพ์ axRiv ได้ที่ https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- เมอร์ฟีย์, คอนเนตทิคัต, อัล et พ.ศ. 2021 ประวัติการเป็นพยาน: การกระจายท้องฟ้า การตรวจจับได้ และอัตราของซุปเปอร์โนวาทางช้างเผือกด้วยตาเปล่า ประกาศประจำเดือนของ Royal Astronomical Society เล่ม 507 ฉบับที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2021 หน้า 927–943 DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. พิมพ์ล่วงหน้า axRiv มีจำหน่ายที่ https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
***
