Hvad sker der før en stjerne eksploderer og dør:Ny forskning om præ-supernova neutrinoer.

En nylig undersøgelse af præ-supernova neutrinoer - små kosmiske partikler, der er ekstremt svære at opdage - har bragt videnskabsmænd et skridt tættere på at forstå, hvad der sker med stjerner, før de eksploderer og dør. Studiet, medforfatter af postdoc-forsker Ryosuke Hirai fra ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) ved Monash University undersøgte stjernernes evolutionsmodeller for at teste usikre forudsigelser.

Når en stjerne dør, den udsender et stort antal neutrinoer, der menes at drive den resulterende supernovaeksplosion. Neutrinoerne flyder frit gennem og ud af stjernen, før eksplosionen når stjernens overflade. Forskere kan så opdage neutrinoer, før supernovaen opstår; faktisk, et par dusin neutrinoer blev opdaget fra en supernova, der eksploderede i 1987, flere timer før eksplosionen blev set i lys.

Den næste generation af neutrino-detektorer forventes at detektere omkring 50, 000 neutrinoer fra en lignende slags supernova. Teknologien er blevet så kraftfuld, at videnskabsmænd forudsiger, at de vil opdage de svage neutrinosignaler, der kommer ud dage før eksplosionen; som en slags supernova-prognose, det vil give astronomer et heads-up til at fange det første lys fra en supernova. Det er også en af ​​de eneste måder at udtrække information direkte fra en stjernes kerne - svarende til et røntgenbillede af din krop, bortset fra det er for stjerner. Men et røntgenbillede er meningsløst, medmindre du ved, hvad du ser på.

Selvom der er en generel forståelse af, hvordan en massiv stjerne udvikler sig og eksploderer, forskere er stadig usikre på forløbet til supernovaeksplosionen. Mange fysikere har forsøgt at modellere disse sidste faser, men resultaterne forekommer tilfældige; der er ingen måde at bekræfte, om de er korrekte. Da pre-supernova neutrino-detektioner gør det muligt for forskere bedre at vurdere disse modeller, et hold af OzGrav-forskere undersøgte de sene stadier af stjerneudviklingsmodeller og deres relevans for præ-supernova neutrino-estimater.

OzGrav-forsker og medforfatter Ryosuke Hirai siger, "Dette vil hjælpe os med at få mest muligt ud af informationen fra fremtidige pre-supernova neutrino-detektioner. I denne første undersøgelse, vi udforskede usikkerheden ved en enkelt stjerne, der er 15 gange solens masse. Neutrino-emissionen beregnet ud fra disse stjernemodeller afveg meget i neutrino-lysstyrken. Dette betyder, at præ-supernova neutrino estimater er meget følsomme over for disse små detaljer i stjernemodellen."

Undersøgelsen afslørede den betydelige usikkerhed af præ-supernova neutrino forudsigelser, samt forholdet mellem neutrinoegenskaberne og stjernens egenskaber.

"Den næste supernova i vores galakse kan ske enhver dag, og videnskabsmænd ser frem til at opdage præ-supernova neutrinoer, men vi ved stadig ikke, hvad vi kan lære af det. Denne undersøgelse beskriver de første trin til, hvordan man fortolker dataene. Til sidst, vi vil være i stand til at bruge præ-supernova neutrinoer til at forstå afgørende dele af massiv stjerneudvikling og supernovaeksplosionsmekanismen."