Dalam makalah yang diterbitkan baru-baru ini, penyelidik telah menganggarkan kadar keruntuhan teras supernova di Bima Sakti menjadi 1.63 ± 0.46 kejadian setiap abad. Oleh itu, memandangkan peristiwa supernova terakhir, SN 1987A telah diperhatikan 35 tahun yang lalu pada tahun 1987, peristiwa supernova seterusnya di Bima Sakti mungkin dijangka pada bila-bila masa dalam masa terdekat.
Perjalanan hidup a bintang & supernova
Pada skala masa berbilion tahun, bintang menjalani perjalanan hidup, mereka dilahirkan, berumur dan akhirnya mati dengan letupan dan penyebaran bahan bintang seterusnya ke dalam antara bintang ruang sebagai debu atau awan.
Kehidupan seorang bintang bermula dalam nebula (awan debu, hidrogen, helium dan gas terion lain) apabila keruntuhan graviti awan gergasi menimbulkan protostar. Ini terus berkembang lebih jauh dengan pertambahan gas dan habuk sehingga ia mencapai jisim terakhirnya. Jisim akhir bagi bintang menentukan hayatnya serta apa yang berlaku kepada bintang semasa hayatnya.
SEMUA bintang memperoleh tenaga mereka daripada pelakuran nuklear. Pembakaran bahan api nuklear dalam teras menghasilkan tekanan luar yang kuat disebabkan oleh suhu teras yang tinggi. Ini mengimbangi daya graviti ke dalam. Imbangan terganggu apabila bahan api dalam teras kehabisan. Suhu menurun, tekanan luar berkurangan. Akibatnya, daya graviti rempitan ke dalam menjadi dominan sehingga memaksa teras menguncup dan runtuh. Apa yang akhirnya menjadi bintang selepas keruntuhan bergantung pada jisim bintang itu. Dalam kes bintang supermasif, Apabila teras runtuh dalam jangka masa yang singkat, ia menghasilkan gelombang kejutan yang besar. Letupan yang kuat dan bercahaya dipanggil supernova.
Peristiwa astronomi sementara ini berlaku semasa peringkat evolusi terakhir bintang dan meninggalkan saki-baki supernova. Bergantung kepada jisim bintang, sisa boleh menjadi bintang neutron atau a lubang hitam.
SN 1987A, supernova terakhir
Peristiwa supernova terakhir ialah SN 1987A yang dilihat di langit selatan 35 tahun yang lalu pada Februari 1987. Ia merupakan peristiwa supernova pertama yang dapat dilihat dengan mata kasar sejak Kepler pada 1604. Terletak di Awan Magellan Besar yang berdekatan (sebuah satelit galaksi Bima Sakti), ia adalah salah satu bintang meletup paling terang yang dilihat dalam lebih daripada 400 tahun yang menyala dengan kuasa 100 juta matahari selama beberapa bulan dan memberikan peluang unik untuk mengkaji fasa sebelum, semasa, dan selepas kematian seorang bintang.
Kajian supernova adalah penting
Kajian supernova membantu dalam beberapa cara seperti mengukur jarak dalam ruang, pemahaman tentang pengembangan alam semesta dan sifat bintang sebagai kilang semua unsur yang menjadikan segala-galanya (termasuk kita) terdapat dalam alam semesta. Unsur-unsur yang lebih berat terbentuk hasil daripada pelakuran nuklear (unsur yang lebih ringan) dalam teras bintang serta unsur-unsur yang baru dicipta semasa keruntuhan teras akan diedarkan ke seluruh ruang semasa letupan supernova. Supernova memainkan peranan penting dalam mengedarkan elemen ke seluruh alam semesta.
Malangnya, tidak ada banyak peluang pada masa lalu untuk memerhati dan mengkaji letupan supernova dengan teliti. Pemerhatian rapat dan kajian letupan supernova di dalam rumah kami galaksi Bima Sakti akan menjadi luar biasa kerana kajian di bawah keadaan tersebut tidak boleh dijalankan di makmal di Bumi. Oleh itu, sangat penting untuk mengesan supernova sebaik sahaja ia bermula. Tetapi, bagaimana seseorang akan tahu apabila letupan supernova akan bermula? Adakah terdapat sistem amaran awal untuk menghalang letupan supernova?
Neutrino, suar letupan supernova
Sekitar penghujung perjalanan hayat, apabila bintang kehabisan unsur yang lebih ringan sebagai bahan api untuk pelakuran nuklear yang menggerakkannya, tolakan graviti ke dalam menguasai dan lapisan luar bintang mula jatuh ke dalam. Teras mula runtuh dan dalam beberapa milisaat teras menjadi sangat termampat sehingga elektron dan proton bergabung untuk membentuk neutron dan neutrino dilepaskan untuk setiap neutron yang terbentuk.
Oleh itu, neutron yang terbentuk membentuk bintang proto-neutron di dalam teras bintang di mana seluruh bintang jatuh ke bawah di bawah medan graviti yang kuat dan melantun semula. Gelombang kejutan yang dihasilkan menghancurkan bintang meninggalkan satu-satunya teras kekal (bintang neutron atau a lubang hitam bergantung kepada jisim bintang) di belakang dan selebihnya jisim bintang tersebar ke antara bintang ruang.
Ledakan besar neutrino terhasil akibat runtuhan teras graviti melarikan diri ke luar ruang tidak terhalang kerana sifatnya yang tidak interaktif dengan jirim. Kira-kira 99% daripada tenaga pengikat graviti melarikan diri sebagai neutrino (mendahului foton yang terperangkap dalam medan) dan bertindak sebagai suar yang menghalang letupan supernova. Neutrino ini boleh ditangkap di bumi oleh balai cerap neutrino yang seterusnya bertindak sebagai amaran awal kemungkinan cerapan optik letupan supernova tidak lama lagi.
Neutrino yang melarikan diri juga menyediakan tingkap unik kepada kejadian ekstrem di dalam bintang yang meletup yang mungkin mempunyai implikasi dalam pemahaman daya asas dan zarah asas.
Sistem Amaran Awal Supernova (SNEW)
Pada masa supernova keruntuhan teras yang terakhir diperhatikan (SN1987A), fenomena itu diperhatikan dengan mata kasar. Neutrino telah dikesan oleh dua pengesan air Cherenkov, Kamiokande-II dan eksperimen Irvine-MichiganBrookhaven (IMB) yang telah memerhatikan 19 peristiwa interaksi neutrino. Walau bagaimanapun, pengesanan neutrino boleh bertindak sebagai suar atau penggera untuk menghalang pemerhatian optik supernova. Akibatnya, pelbagai balai cerap dan ahli astronomi tidak dapat bertindak tepat pada masanya untuk mengkaji dan mengumpul data.
Sejak 1987, astronomi neutrino telah jauh maju. Kini, sistem amaran supernova SNWatch telah tersedia yang diprogramkan untuk membunyikan penggera kepada pakar dan organisasi berkaitan tentang kemungkinan pengesanan supernova. Dan, terdapat rangkaian balai cerap neutrino di seluruh dunia, dipanggil Sistem Amaran Awal Supernova (SNEWS) yang menggabungkan isyarat untuk meningkatkan keyakinan dalam pengesanan. Sebarang aktiviti biasa dimaklumkan kepada pelayan SNEWS pusat oleh pengesan individu. Selanjutnya, SNEWS telah menjalani peningkatan kepada SNEWS 2.0 baru-baru ini yang menghasilkan makluman keyakinan rendah juga.
Supernova yang akan berlaku di Milkyway
Balai cerap neutrino yang tersebar di seluruh dunia menyasarkan pengesanan pertama neutrino hasil daripada keruntuhan teras graviti bintang di rumah kita galaksi. Oleh itu, kejayaan mereka sangat bergantung kepada kadar keruntuhan teras supernova di Bima Sakti.
Dalam makalah yang diterbitkan baru-baru ini, penyelidik telah menganggarkan kadar keruntuhan teras supernova di Bima Sakti menjadi 1.63 ± 0.46 kejadian setiap 100 tahun; kira-kira satu hingga dua supernova setiap abad. Selanjutnya, anggaran mencadangkan bahawa selang masa antara supernova keruntuhan teras di Bima Sakti boleh antara 47 hingga 85 tahun.
Oleh itu, memandangkan peristiwa supernova terakhir, SN 1987A telah diperhatikan 35 tahun yang lalu, kejadian supernova seterusnya di Bima Sakti mungkin dijangka pada bila-bila masa dalam masa terdekat. Dengan rangkaian pemerhatian neutrino untuk mengesan letupan awal dan Sistem Amaran Awal Supernova (SNEW) yang dinaik taraf, para saintis akan berada dalam kedudukan untuk melihat secara dekat kejadian ekstrem seterusnya yang berkaitan dengan letupan supernova bintang yang hampir mati. Ini merupakan peristiwa penting dan peluang unik untuk mengkaji fasa sebelum, semasa, dan selepas kematian bintang untuk pemahaman yang lebih baik tentang alam semesta.
***
Sumber:
- Bunga Api Galaxy, NGC 6946: Apa Buat ini Galaxy sangat istimewa? Eropah saintifik. Disiarkan pada 11 Januari 2021. Boleh didapati di http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Scholberg K. 2012. Pengesanan Neutrino Supernova. Pracetak axRiv. Boleh didapati di https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Kharusi S Al, et al 2021. SNEWS 2.0: sistem amaran awal supernova generasi akan datang untuk astronomi berbilang utusan. Jurnal Fizik Baharu, Jilid 23, Mac 2021. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F., dan Cappellaroc E., 2021. Mengenai kadar supernova keruntuhan teras dalam cara sakti. Astronomi Baharu Jilid 83, Februari 2021, 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Pracetak axRiv boleh didapati di https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Murphey, CT, et al 2021. Menyaksikan sejarah: taburan langit, kebolehkesanan dan kadar supernova Bima Sakti dengan mata kasar. Notis Bulanan Persatuan Astronomi Diraja, Jilid 507, Isu 1, Oktober 2021, Halaman 927–943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Pracetak axRiv Tersedia di https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
***
