In articoli pubblicati di recente, i ricercatori hanno stimato che il tasso di collasso del nucleo di supernova nella Via Lattea sia di 1.63 ± 0.46 eventi per secolo. Pertanto, dato l'ultimo evento di supernova, SN 1987A, è stato osservato 35 anni fa nel 1987, il prossimo evento di supernova nella Via Lattea potrebbe essere previsto in qualsiasi momento nel prossimo futuro.
Corso di vita di a stella e supernova
Su una scala temporale di miliardi di anni, stelle subiscono un corso di vita, nascono, invecchiano e infine muoiono con esplosione e successiva dispersione di materiali stellari nello spazio interstellare spazio come polvere o nuvola.
La vita di un stella Inizia in una nebulosa (nube di polvere, idrogeno, elio e altri gas ionizzati) quando il collasso gravitazionale di una nube gigante dà origine ad una protostella. Questa continua a crescere ulteriormente con l'accumulo di gas e polveri fino a raggiungere la sua massa finale. La messa finale del stella determina la sua vita e ciò che accade alla stella durante la sua vita.
Tutti stelle traggono la loro energia dalla fusione nucleare. Il combustibile nucleare che brucia nel nucleo crea una forte pressione verso l'esterno a causa dell'elevata temperatura interna. Ciò bilancia la forza gravitazionale interna. L'equilibrio viene disturbato quando il carburante nel nucleo si esaurisce. La temperatura scende, la pressione esterna diminuisce. Di conseguenza, la forza gravitazionale della compressione verso l’interno diventa dominante costringendo il nucleo a contrarsi e collassare. L'aspetto finale di una stella dopo il collasso dipende dalla massa della stella. Nel caso delle stelle supermassicce, quando il nucleo collassa in un breve lasso di tempo, crea enormi onde d'urto. L'esplosione potente e luminosa è chiamata supernova.
Questo evento astronomico transitorio si verifica durante l'ultimo stadio evolutivo di una stella e lascia dietro di sé un residuo di supernova. A seconda della massa della stella, il resto potrebbe essere una stella di neutroni o a buco nero.
SN 1987A, l'ultima supernova
L'ultimo supernova L'evento fu SN 1987A che fu visto nel cielo australe 35 anni fa, nel febbraio 1987. Fu il primo evento di supernova visibile ad occhio nudo dai tempi di Keplero nel 1604. Situato nella vicina Grande Nube di Magellano (un satellite galassia della Via Lattea), era una delle stelle in esplosione più luminose viste in più di 400 anni che brillò con la potenza di 100 milioni di soli per diversi mesi e fornì un'opportunità unica di studiare le fasi prima, durante e dopo la morte di un stella.
Lo studio della supernova è importante
Lo studio della supernova è utile in diversi modi, ad esempio per misurare le distanze spazio, comprensione dell'espansione universo e la natura delle stelle come fabbriche di tutti gli elementi che compongono tutto (inclusi noi) che si trova nel universo. Gli elementi più pesanti formatisi a seguito della fusione nucleare (di elementi più leggeri) nel nucleo delle stelle, così come gli elementi appena creati durante il collasso del nucleo, vengono distribuiti ovunque spazio durante l'esplosione di una supernova. Le supernove svolgono un ruolo chiave nella distribuzione degli elementi in tutto il pianeta universo.
Sfortunatamente, in passato non ci sono state molte opportunità di osservare e studiare da vicino l’esplosione di supernova. Osservazione e studio ravvicinati dell'esplosione di supernova all'interno della nostra casa galassia La Via Lattea sarebbe notevole perché lo studio in quelle condizioni non potrebbe mai essere condotto in laboratori sulla Terra. Da qui l’imperativo di rilevare la supernova non appena inizia. Ma come si fa a sapere quando sta per iniziare l’esplosione di una supernova? Esiste un sistema di allerta precoce per impedire l’esplosione di una supernova?
Neutrino, il faro dell'esplosione di supernova
Verso la fine del corso della vita, quando una stella esaurisce gli elementi più leggeri come combustibile per la fusione nucleare che la alimenta, la spinta gravitazionale verso l'interno domina e gli strati esterni della stella iniziano a cadere verso l'interno. Il nucleo inizia a collassare e in pochi millisecondi il nucleo viene così compresso che elettroni e protoni si combinano per formare neutroni e un neutrino viene rilasciato per ogni neutrone formato.
I neutroni così formati costituiscono una stella proto-neutrone all'interno del nucleo della stella su cui il resto della stella cade sotto l'intenso campo gravitazionale e rimbalza indietro. L'onda d'urto generata disintegra la stella lasciando l'unico nucleo residuo (una stella di neutroni o a buco nero a seconda della massa della stella) dietro e il resto della massa della stella si disperde nell'interstellare spazio.
L'enorme scoppio di neutrini prodotto a seguito del collasso gravitazionale del nucleo, fugge verso l'esterno spazio senza ostacoli a causa della sua natura non interattiva con la materia. Circa il 99% dell'energia di legame gravitazionale fuoriesce sotto forma di neutrini (prima dei fotoni che rimangono intrappolati nel campo) e funge da faro per impedire l'esplosione di supernova. Questi neutrini possono essere catturati sulla Terra dagli osservatori di neutrini che a loro volta fungono da preallarme di una possibile osservazione ottica dell'imminente esplosione di una supernova.
I neutrini in fuga forniscono anche una finestra unica sugli eventi estremi all'interno di una stella che esplode, il che potrebbe avere implicazioni nella comprensione delle forze fondamentali e delle particelle elementari.
Sistema di allerta precoce per supernova (NEW)
Al momento dell'ultima supernova osservata con collasso del nucleo (SN1987A), il fenomeno è stato osservato ad occhio nudo. I neutrini sono stati rilevati da due rivelatori Cherenkov ad acqua, Kamiokande-II e l'esperimento Irvine-MichiganBrookhaven (IMB) che aveva osservato 19 eventi di interazione di neutrini. Tuttavia, il rilevamento dei neutrini potrebbe fungere da faro o allarme per impedire l'osservazione ottica della supernova. Di conseguenza, vari osservatori e astronomi non hanno potuto agire in tempo per studiare e raccogliere dati.
Dal 1987, l'astronomia dei neutrini è molto avanzata. Ora è attivo il sistema di allerta per supernova SNWatch, programmato per lanciare un allarme agli esperti e alle organizzazioni pertinenti su un possibile avvistamento di supernova. E c'è una rete di osservatori di neutrini in tutto il mondo, chiamata Supernova Early Warning System (SNEWS) che combinano i segnali per migliorare la fiducia in un rilevamento. Qualsiasi attività abituale viene notificata a un server SNEWS centrale da singoli rilevatori. Inoltre, SNEWS è stato recentemente aggiornato a SNEWS 2.0 che produce anche avvisi di bassa affidabilità.
Supernova imminente nella Via Lattea
Gli osservatori di neutrini sparsi in tutto il mondo puntano alla prima rilevazione dei neutrini derivanti dal collasso gravitazionale del nucleo stellare di casa nostra galassia. Il loro successo, quindi, dipende in gran parte dal tasso di collasso del nucleo della supernova nella Via Lattea.
In articoli pubblicati di recente, i ricercatori hanno stimato che il tasso di collasso del nucleo di supernova nella Via Lattea sia di 1.63 ± 0.46 eventi ogni 100 anni; all'incirca da una a due supernove per secolo. Inoltre, le stime suggeriscono che l'intervallo di tempo tra il collasso del nucleo della supernova nella Via Lattea potrebbe essere compreso tra 47 e 85 anni.
Pertanto, dato che l’ultimo evento di supernova, SN 1987A, è stato osservato 35 anni fa, il prossimo evento di supernova nella Via Lattea potrebbe essere previsto in qualsiasi momento nel prossimo futuro. Con gli osservatori di neutrini collegati in rete per rilevare le prime esplosioni e il sistema di allarme precoce per supernova (SNEW) aggiornato, gli scienziati saranno in grado di osservare da vicino i prossimi eventi estremi associati all'esplosione di supernova di una stella morente. Si tratterebbe di un evento epocale e di un'opportunità unica per studiare le fasi prima, durante e dopo la morte di una stella per una migliore comprensione del universo.
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Fonti:
- I fuochi d'artificio Via Lattea, NGC 6946: Cosa rende questo Via Lattea così speciale? Europeo scientifico. Pubblicato l'11 gennaio 2021. Disponibile su http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Scholberg K. 2012. Rilevamento di neutrini di supernova. Prestampa axRiv. Disponibile a https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Kharusi S Al, et al 2021. SNEWS 2.0: un sistema di allerta precoce di supernova di nuova generazione per l'astronomia multi-messaggero. New Journal of Physics, Volume 23, marzo 2021. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F. e Cappellaroc E., 2021. Sul tasso di collasso del nucleo delle supernove nella via lattea. Nuovo volume di astronomia 83, febbraio 2021, 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Prestampa axRiv disponibile all'indirizzo https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Murphy, CT, et al 2021. Storia dei testimoni: distribuzione del cielo, rilevabilità e tassi di supernove della Via Lattea a occhio nudo. Avvisi mensili della Royal Astronomical Society, volume 507, numero 1, ottobre 2021, pagine 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Prestampa axRiv Disponibile a https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
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