Surasti nepavykusias supernovas

Pin
Send
Share
Send

Kai didelės masės žvaigždės pasibaigia savo gyvenimu, jos sprogsta monumentaliose supernovose. Vietoj to, sprogimas įvyksta taip greitai, kad atoveiksmis ir visi jo metu sukurti fotonai yra nedelsiant praryjami į naujai suformuotą juodąją skylę. Įvertinimai rodo, kad net 20% žvaigždžių, kurios yra pakankamai masyvios, kad suformuotų supernovas, griūva tiesiai į juodąją skylę be sprogimo. Šios „žlugusios supernovos“ tiesiog išnyks iš dangaus, o tokių prognozių atrodyti neįmanoma. Tačiau naujame darbe nagrinėjamas neutrinų, subatominių dalelių, kurios retai sąveikauja su normalia medžiaga, potencialas, kuris galėtų ištrūkti griūties metu ir būti aptiktas, skelbiantis milžino mirtį.

Šiuo metu jos neutrinuose aptinkama tik viena supernova. Tai buvo 1987 m. Supernova, palyginti artima supernova, kuri įvyko dideliame Magelano debesyje, mūsų pačių palydovo galaktikoje. Kai ši žvaigždė sprogo, neutrinai išsiveržė į žvaigždės paviršių ir, prieš tris valandas prieš smūgio bangos pasiekdami paviršių, pasiekė detektorius Žemėje, sukurdami matomą apšvietimą. Nepaisant išsiveržimo pavojingumo, tarp trijų detektorių buvo aptikti tik 24 neutrinai (tiksliau, elektronų anti-neutrininai).

Kuo toliau įvykis, tuo labiau jo neutrinai bus išskirstyti, o tai savo ruožtu sumažins srautą detektoriuje. Dabartinių detektorių tikimasi, kad jie bus pakankamai dideli, kad galėtų aptikti supernovų įvykius maždaug 1–3 per šimtmetį, kylančius iš Paukščių Tako ir mūsų palydovų. Bet kaip ir daugelyje astronomijos, aptikimo spindulį galima padidinti naudojant didesnius detektorius. Dabartinė karta naudoja detektorius, kurių masė yra tokia, kad aptiktų skysčių apimtį kilotonų, tačiau siūlomi detektoriai tai padidintų iki megatonų, o aptikimo sfera būtų padidinta iki 6,5 milijono šviesmečių, į kurią įeitų mūsų artimiausia didžioji kaimynė, Andromedos galaktika. . Turint tokius patobulintus pajėgumus, tikimasi, kad detektoriai vieną kartą per dešimtmetį ras neutrinų sprogmenis.

Darant prielaidą, kad skaičiavimai yra teisingi ir kad 20% supernovos implantuoja tiesiai, tai reiškia, kad tokie gargantiški detektoriai galėjo aptikti 1-2 nepavykusias supernovas per šimtmetį. Laimei, tai šiek tiek padidėja dėl papildomos žvaigždės masės, dėl kurios bendra įvykio energija padidėtų, ir nors ji neišbėgtų kaip šviesa, atitiktų padidėjusį neutrinų kiekį. Taigi aptikimo sfera galėtų būti išstumta iki 13 milijonų šviesos metų, kuri apimtų kelias galaktikas, kuriose yra didelis žvaigždžių susidarymo greitis, taigi, supernavo.

Nors tai suteikia galimybę radare aptikti nepavykusias supernovas, išlieka didesnė problema. Tarkime, kad neutrinų detektoriai užfiksuoja staigų neutrinų sprogimą. Esant tipinėms supernovoms, šis aptikimas būtų greitai atliktas optiškai aptikus supernovą, tačiau jei nepavyktų supernovos, tolesnių veiksmų nebūtų. Neutrino sprogimas yra pasakojimo pradžia ir pabaiga, kuris iš pradžių negalėjo teigiamai apibūdinti tokio įvykio, kuris skiriasi nuo kitų supernovų, pavyzdžiui, tokių, kurios sudaro neutronines žvaigždes.

Norėdami išnaikinti subtilius skirtumus, komanda modeliavo supernovas, kad ištirtų su tuo susijusią energiją ir trukmę. Palyginę nepavykusias supernovas su neutronines žvaigždes sudarančiomis, jie numatė, kad nepavykusių supernovų neutrinų sprogimai bus trumpesni (~ 1 sekundė) nei tie, kurie sudaro neutronines žvaigždes (~ 10 sekundžių). Be to, susidūrimo metu sunaudojama energija, kuri sudaro aptikimą, būtų didesnė, jei nepavyktų supernovų (iki 56 MeV vs 33 MeV). Šis skirtumas gali diskriminuoti dvi rūšis.

Pin
Send
Share
Send