科学新研究利用中微子探测超新星演化细节


近期一份发表在预印网arxiv.org的研究推测 , 从超新星爆发事件的前夕到爆炸的整个过程 , 每个阶段产生不同类型的中微子 。
科学新研究利用中微子探测超新星演化细节
本文插图
科学家认为 , 恒星即将爆炸发生超新星事件的前夕 , 将放射大量的中微子 , 在恒星内部发生的爆炸推到表面之前 , 中微子将先穿透恒星来到恒星的表面 , 因此 , 理论上在超新星爆发前夕 , 在地球上应该可以先侦测到中微子爆发 。
【科学新研究利用中微子探测超新星演化细节】近年来很多天文学家都认同这样的理论 , 也就是说认为中微子在超新星事件过程中扮演着非常关键的角色 , 因此认为中微子观测可以作为了解超新星事件细节的有效途径 。
但是探测中微子并不容易 。
科学新研究利用中微子探测超新星演化细节
本文插图
位于南极的冰立方中微子观测站(IceCube)就是其中一个观测设施 , 在漆黑的南极冰层以下2,450米深的地下 , 埋着多个探测器 , 足可见中微子多么难以捉摸 。
科学家从1987年超新星SN1987A爆发的观测数据 , 得到一些信心 。
在观测到SN1987A爆发亮光之前的两三小时 , 三个中微子观测台都探测到中微子辐射 。 尽管科学家认为超新星爆发将辐射大量的中微子 , 但是三个观测台一共只探测到25个中微子 。 这体现了当代科学技术探测中微子的难度 。
那次的探测 , 促生了“中微子天文学” , 并推测一个理论 , 称超新星爆发事件中99%的能量来自中微子辐射 。
现在的中微子探测器比1987年有了些进步 。 科学家都在热切地等待遇到下一次超新星爆发事件 , 希望捕捉到从爆发前夕一直到爆发的整个过程 。 科学家估计 , 如果今天再遇到SN1987A事件那样规模的超新星爆发 , 现在的仪器可以探测到的中微子数量将达到五万个 。
而且 , 科学家认为不仅是在爆发前几小时 , 应该在爆发之前几天就能侦测到中微子 。
这份新研究中 , 科学家模拟一颗质量为太阳15倍的恒星发生超新星爆发的情形 。 从模型中发现 , 从超新星事件不同阶段发出的中微子 , 其亮度并不相同 。
科学新研究利用中微子探测超新星演化细节
本文插图
超新星爆发事件过程中 , 中微子辐射的密度是很多因素共同作用的结果 。 他们的模型演化的情况是 , 恒星内核开始坍塌的时候 , 将先产生电子中微子 , 随后高温的中子内核再产生其它类型的中微子 。 天文物理学家认为 , 绝大部分的中子将离开恒星 , 但有1%的中子将能量作用于恒星的外层 。 这些能量导致最后恒星被摧毁的灾难性后果 。
研究者称 , 这些模型有助于他们在遇到下一个超新星爆发事件的时候 , 更有针对性地进行观测 。


    推荐阅读