ค้นหาซุปเปอร์โนวาที่ล้มเหลว

Pin
Send
Share
Send

เมื่อดาวมวลสูงจบชีวิตพวกมันจะระเบิดในซูเปอร์โนวาที่ยิ่งใหญ่ แต่การระเบิดนั้นเกิดขึ้นเร็วมากจนการสะท้อนกลับและโฟตอนทั้งหมดที่ถูกสร้างขึ้นในระหว่างนั้นจะถูกกลืนเข้าไปในหลุมดำที่เกิดขึ้นใหม่ทันที ประมาณการได้ชี้ให้เห็นว่ามากถึง 20% ของดาวฤกษ์ที่มีมวลมากพอที่จะก่อตัวซูเปอร์โนวายุบลงสู่หลุมดำโดยตรงโดยไม่เกิดการระเบิด “ ซุปเปอร์โนวาที่ล้มเหลว” เหล่านี้จะหายไปจากท้องฟ้าโดยไม่สามารถคาดการณ์ได้ แต่กระดาษใหม่สำรวจศักยภาพของนิวตริโนอนุภาคย่อยของอะตอมที่ไม่ค่อยมีปฏิกิริยากับสสารปกติสามารถหลบหนีออกมาได้ในระหว่างการล่มสลายและถูกตรวจจับทำให้เกิดการตายของยักษ์

ในปัจจุบันมีซุปเปอร์โนวาเพียงหนึ่งดวงเท่านั้นที่ถูกตรวจพบโดยนิวตริโน นี่คือซูเปอร์โนวา 1987a ซึ่งเป็นซุปเปอร์โนวาที่ค่อนข้างใกล้ซึ่งเกิดขึ้นในเมฆแมเจลแลนใหญ่ซึ่งเป็นกาแลคซีดาวเทียมที่อยู่ใกล้ตัวเรา เมื่อดาวนี้ระเบิดขึ้นนิวตริโนก็หนีออกจากพื้นผิวของดาวฤกษ์และไปถึงเครื่องตรวจจับบนโลกสามชั่วโมงก่อนที่คลื่นกระแทกจะไปถึงพื้นผิวทำให้เกิดความสว่างที่มองเห็นได้ ทว่าแม้จะมีการระเบิดอย่างใหญ่หลวงมีเพียง 24 นิวตริโนเท่านั้น (หรือที่แม่นยำกว่าคือการต่อต้านอิเล็กตรอนนิวตริโน) ที่ตรวจพบระหว่างเครื่องตรวจจับสามเครื่อง

เหตุการณ์ที่อยู่ห่างไกลออกไปคือนิวตริโนของมันจะถูกกระจายออกไปมากขึ้นซึ่งจะลดฟลักซ์ที่เครื่องตรวจจับ ด้วยเครื่องตรวจจับในปัจจุบันความคาดหวังก็คือพวกมันมีขนาดใหญ่พอที่จะตรวจจับเหตุการณ์ซูเปอร์โนวาในอัตรา 1-3 ต่อศตวรรษที่มาจากภายในทางช้างเผือกและดาวเทียมของเรา แต่เช่นเดียวกับดาราศาสตร์ส่วนใหญ่รัศมีการตรวจจับสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยเครื่องตรวจจับขนาดใหญ่ รุ่นปัจจุบันใช้เครื่องตรวจจับที่มีมวลตามลำดับของของเหลวที่ตรวจจับได้กิโลตัน แต่เครื่องตรวจจับที่เสนอนั้นจะเพิ่มสิ่งนี้ให้เป็นเมกะตันผลักดันขอบเขตการตรวจจับให้มากถึง 6.5 ล้านปีแสง . ด้วยความสามารถที่เพิ่มขึ้นเช่นนี้เครื่องตรวจจับจะได้รับการคาดหมายว่าจะพบนิวตริโนที่ระเบิดตามคำสั่งของหนึ่งครั้งต่อทศวรรษ

สมมติว่าการคำนวณนั้นถูกต้องและซูเปอร์โนวา 20% ส่งผลโดยตรงซึ่งหมายความว่าเครื่องตรวจจับขนาดมหึมาดังกล่าวสามารถตรวจพบซุปเปอร์โนวา 1-2 ตัวที่ล้มเหลวต่อศตวรรษ โชคดีที่มันเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากมวลของดาวฤกษ์เพิ่มขึ้นซึ่งจะทำให้พลังงานทั้งหมดของเหตุการณ์สูงขึ้นและในขณะที่สิ่งนี้จะไม่หลบหนีเมื่อแสงจะสอดคล้องกับผลผลิตนิวตริโนที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นการตรวจจับดาวฤกษ์อาจถูกผลักออกไปสู่แสง 13 ล้านปีซึ่งอาจรวมกาแลคซีหลายแห่งที่มีอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์สูง

ในขณะที่สิ่งนี้ทำให้มีศักยภาพสำหรับการตรวจจับซูเปอร์โนวาที่ล้มเหลวในเรดาร์ แต่ปัญหาใหญ่ยังคงอยู่ สมมติว่าเครื่องตรวจจับนิวตริโนบันทึกการระเบิดของนิวตริโนทันที ด้วยซุปเปอร์โนวาทั่วไปการตรวจจับนี้จะตามมาอย่างรวดเร็วด้วยการตรวจจับด้วยแสงของซุปเปอร์โนวา แต่ด้วยซูเปอร์โนวาที่ล้มเหลวการติดตามจะหายไป การระเบิดของนิวตริโนเป็นจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเรื่องราวซึ่งในตอนแรกไม่สามารถกำหนดเหตุการณ์ในเชิงบวกได้ในเชิงบวกซึ่งแตกต่างจากซูเปอร์โนวาอื่น ๆ เช่นในรูปแบบของดาวนิวตรอน

ในการแซวความแตกต่างที่ละเอียดอ่อนทีมได้จำลองซุปเปอร์โนวาเพื่อตรวจสอบพลังงานและระยะเวลาที่เกี่ยวข้อง เมื่อเปรียบเทียบซูเปอร์โนวาที่ล้มเหลวกับการก่อตัวดาวนิวตรอนพวกเขาทำนายว่าการระเบิดของซูเปอร์โนวาที่ล้มเหลวจะมีระยะเวลาสั้นกว่า (~ 1 วินาที) กว่าการก่อตัวดาวนิวตรอน (~ 10 วินาที) ยิ่งไปกว่านั้นพลังงานที่ส่งเข้ามาในการชนนั้นจะทำให้การตรวจจับสูงขึ้นสำหรับซุปเปอร์โนวาที่ล้มเหลว (สูงถึง 56 MeV เทียบกับ 33 MeV) ความแตกต่างนี้อาจแยกแยะระหว่างสองประเภท

Pin
Send
Share
Send