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.
Percorso di vita di una stella e di una supernova
Su una scala temporale di miliardi di anni, stelle subiscono un corso di vita, nascono, invecchiano e infine muoiono con l'esplosione e la successiva dispersione di materiali stellari nello spazio interstellare sotto forma di polvere o nuvola.
La vita di una stella inizia in una nebulosa (nube di polvere, idrogeno, elio e altri gas ionizzati) quando il collasso gravitazionale di una nuvola gigante dà origine a una protostella. Questo continua a crescere ulteriormente con l'accumulo di gas e polvere fino a raggiungere la sua massa finale. La massa finale della stella determina la sua vita così come ciò che accade alla stella durante la sua vita.
Tutte le 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 del nucleo. Questo bilancia la forza gravitazionale interna. L'equilibrio è disturbato quando il carburante nel nucleo si esaurisce. La temperatura scende, la pressione verso l'esterno diminuisce. Di conseguenza, la forza gravitazionale della compressione verso l'interno diventa dominante costringendo il nucleo a contrarsi e collassare. Il risultato finale di una stella dopo il collasso dipende dalla massa della stella. Nel caso delle stelle supermassicci, quando il nucleo collassa in un breve lasso di tempo, crea enormi onde d'urto. La potente e luminosa esplosione è chiamata supernova.
Questo evento astronomico transitorio si verifica durante l'ultimo stadio evolutivo di una stella e lascia i resti di una supernova. A seconda della massa della stella, il resto potrebbe essere una stella di neutroni o un buco nero.
SN 1987A, l'ultima supernova
L'ultimo evento di supernova è stato SN 1987A, che è stato visto nel cielo meridionale 35 anni fa nel febbraio 1987. È stato il primo evento di supernova di questo tipo visibile ad occhio nudo da quello di Keplero nel 1604. Situato nella vicina Grande Nube di Magellano (una galassia satellite del Via Lattea), è stata una delle stelle esplosive più luminose viste in più di 400 anni che ha brillato con la potenza di 100 milioni di soli per diversi mesi e ha fornito un'opportunità unica per studiare le fasi prima, durante e dopo la morte di una stella.
Lo studio della supernova è importante
Lo studio della supernova è utile in diversi modi, come misurare le distanze nello spazio, comprendere l'universo in espansione e la natura delle stelle come le fabbriche di tutti gli elementi che rendono tutto (noi compresi) che si trova nell'universo. Gli elementi più pesanti formati come risultato della fusione nucleare (di elementi più leggeri) nel nucleo delle stelle, così come gli elementi appena creati durante il collasso del nucleo, vengono distribuiti nello spazio durante l'esplosione della supernova. Le supernove svolgono un ruolo chiave nella distribuzione degli elementi in tutto l'universo.
Sfortunatamente, in passato non ci sono state molte opportunità per osservare e studiare da vicino l'esplosione di supernova. L'osservazione ravvicinata e lo studio dell'esplosione di supernova all'interno della nostra galassia natale, la Via Lattea, sarebbero notevoli perché lo studio in quelle condizioni non potrebbe mai essere condotto nei 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 di protoneutroni all'interno del nucleo della stella su cui il resto della stella cade sotto un intenso campo gravitazionale e rimbalza. L'onda d'urto generata disintegra la stella lasciando l'unico nucleo residuo (una stella di neutroni o un buco nero a seconda della massa della stella) dietro e il resto della massa della stella si disperde nello spazio interstellare.
L'enorme scoppio di neutrini prodotto come risultato del collasso gravitazionale del nucleo, scappa senza ostacoli nello spazio esterno a causa della sua natura non interattiva con la materia. Circa il 99% dell'energia di legame gravitazionale sfugge come neutrini (prima dei fotoni che sono intrappolati nel campo) e funge da faro per impedire l'esplosione della supernova. Questi neutrini possono essere catturati sulla terra dagli osservatori dei neutrini che a loro volta fungono da preallarme di una possibile osservazione ottica dell'esplosione di supernova a breve.
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 mirano a rilevare per la prima volta i neutrini risultanti dal collasso del nucleo gravitazionale delle stelle nella nostra galassia natale. Il loro successo, quindi, dipende molto dalla velocità di collasso del nucleo di 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 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 dei neutrini collegati in rete per rilevare le prime esplosioni e il sistema aggiornato di allerta precoce della supernova (SNEW), gli scienziati saranno in grado di dare un'occhiata da vicino ai prossimi eventi estremi associati all'esplosione di una supernova di una stella morente. Questo sarebbe un evento importante e un'opportunità unica per studiare le fasi prima, durante e dopo la morte di una stella per una migliore comprensione dell'universo.
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Fonte:
- The Fireworks Galaxy, NGC 6946: cosa rende questa galassia così speciale? Scientifica europea. Pubblicato l'11 gennaio 2021. Disponibile a https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
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- 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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