Πως να κάνετε ένα αστέρι να εκραγεί

Της Βασιλικής Γερμάνη


Αφού πέρασε τρεις μήνες προσπαθώντας να ανατινάξει ένα αστέρι, ο Hans-Thomas Janka και η ομάδα του είδαν τελικά αυτό που περίμεναν. Όπως και οι πιo υπομονετικοί πυρομανείς, παρακολουθούσαν την τεράστια αστρική τους προσομοίωση - που αποδίδονταν με εξαιρετική λεπτομέρεια - στη μικρότερη δυνατή απόσταση από την έκρηξη. Κάθε μέρα, ο υπερυπολογιστής τους σημείωνε μόλις 5 χιλιοστά του δευτερολέπτου της ζωής του αστέρα.
Καλλιτεχνική απεικόνιση του supernova 1987A, η οποία δείχνει την ασύμμετρη διασπορά ύλης. Φωτο: L. Calçada/ESO

Η επιμονή πάντα ανταμείβει τον άνθρωπο που την έχει. Στις προηγούμενες προσπάθειες της ομάδας να κάνει μια ρεαλιστική προσομοίωση, τα ..."αστραφτερά πυροτεχνήματα" στο τέλος πάντα εξαφανίζονταν. Αυτή τη φορά, το 2015, ο Janka παρακολουθούσε το κρουστικό κύμα που απαιτείται για να πυροδοτήσει την έκρηξη να αυξάνεται. Το ψεύτικο αστέρι εξελίσσονταν σε supernova.
«Αυτή ήταν η στιγμή που αναγνωρίσαμε ότι, τώρα είμαστε στο σημείο που θέλαμε να είμαστε εδώ και δυο δεκαετίες», λέει ο Janka, ένας θεωρητικός αστροφυσικός του Ινστιτούτου Αστροφυσικής Max Planck, στο Garching της Γερμανίας. «Ήμασταν στη σωστή κατεύθυνση ώστε να διευκρινίσουμε τον μηχανισμό έκρηξης αυτών των τεράστιων αστεριών».
Για περισσότερο από μισό αιώνα, οι φυσικοί υποψιάζονται ότι η θερμότητα που παράγονταν από αδύναμα σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα, τα οποία δημιουργήθηκαν στον πυρήνα ενός αστεριού, θα μπορούσε να δημιουργήσει μια έκρηξη που σε ένα δευτερόλεπτο ακτινοβολεί περισσότερη ενέργεια από ότι ακτινοβολεί ο Ήλιος στη διάρκεια της ζωής του. Αλλά είχαν πρόβλημα στο να αποδείξουν αυτή τη θεωρία. Η διαδικασία έκρηξης είναι τόσο περίπλοκη - ενσωματώνοντας τη γενική σχετικότητα, τη δυναμική των υγρών και την πυρηνική φυσική - που οι υπολογιστές θα πρέπει να δουλέψουν εξοντωτικά για να μιμηθούν αυτό το μηχανισμό. Και αυτό είναι ένα πρόβλημα. «Αν δεν μπορείτε να το αναπαραγάγετε», λέει ο Janka, «αυτό σημαίνει ότι δεν μπορείτε να το καταλάβετε».
Τώρα, οι βελτιώσεις στην υπολογιστική ισχύ, μαζί με τις προσπάθειες να αποδοθεί η αστροφυσική με υπερυψηλή λεπτομέρεια, επέτρεψαν σημαντική πρόοδο. Η προσομοίωση του Janka σημάδεψε την πρώτη φορά που οι φυσικοί είχαν τη δυνατότητα να αποκτήσουν ένα ρεαλιστικό μοντέλο 3D (τριών διαστάσεων) του πιο κοινού τύπου σουπερνόβα που βαίνει προς έκρηξη. Μόλις μήνες αργότερα, μια ανταγωνιστική ομάδα που εδρεύει στο Εθνικό Εργαστήριο του Oak Ridge στο Τενεσί, επανέλαβε το κατόρθωμα με ένα βαρύτερο, πιο περίπλοκο αστέρι. Το πεδίο είναι τώρα ανοιχτό, με περισσότερες από μισή ντουζίνα, ομάδες να εργάζονται επί του παρόντος σε αστέρια που εκρήγνυται σε εικονικό περιβάλλον 3D. Πολλοί ερευνητές είναι σίγουροι ότι βρίσκονται πολύ κοντά στον εντοπισμό των συστατικών που είναι ζωτικής σημασίας για την παραγωγή τέτοιων εκρήξεων.

Η προσπάθεια αντιμετωπίζει προκλήσεις. Τα τρισδιάστατα μοντέλα είναι ακόμα σε νηπιακό στάδιο και έχουν πολλές διαφορές μεταξύ τους - και τα προσομοιωμένα αστέρια μερικές φορές αποτυγχάνουν να εκραγούν. Ο χρόνος είναι επίσης σημαντικός. Οι αστρικές εκρήξεις πέρα ​​από τον Γαλαξία είναι ένα κοινό θέαμα, αλλά οι αστρονόμοι θέλουν να δουν μια κοντά μας. Μία ή δύο αναμένονται να συμβούν σε κάθε αιώνα και η επόμενη έκρηξη θα μπορούσε να συμβεί ανά πάσα στιγμή. Όταν συμβεί, οι αστρονόμοι θα είναι εξοπλισμένοι για να δουν κάτι περισσότερο από το φως που προέρχεται από τα εξωτερικά στρώματα της έκρηξης. Θα είναι σε θέση να χρησιμοποιήσουν ανιχνευτές τελευταίας τεχνολογίας για να πάρουν τα κύματα βαρύτητας και τα νετρίνα που προέρχονται από το κέντρο της έκρηξης. Οι προβλέψεις από τις προσομοιώσεις όχι μόνο βοηθούν τους αστρονόμους να προσαρμόσουν τα όργανα τους για να καταγράψουν καλύτερα την πραγματική έκρηξη, αλλά είναι επίσης απαραίτητες για την κατανόηση των δεδομένων.

Πίσω από την έκρηξη
Όταν ένα αστέρι που η μάζα του κυμαίνεται από 8 έως 40 φορές της μάζας του Ήλιου έρχεται στο τέλος της ζωής του, τείνει να τελειώνει με μια έκρηξη, απελευθερώνοντας περισσότερη ενέργεια από ένα τρισεκατομμύριο τρισεκατομμύρια πυρηνικές κεφαλές. Αυτές οι εκρήξεις "πυρήνα κατάρρευσης" απαντώνται περίπου στα δύο τρίτα του συνόλου των σουπερνόβα. (Το άλλο είδος, γνωστό ως τύπος Ia, περιλαμβάνει μια έκρηξη λευκού νάνου που οδηγείται από πυρηνική σύντηξη.)
Το ενδιαφέρον για τους υπερκαινοφανείς πυρήνες ξεκίνησε στα τέλη της δεκαετίας του 1950, όταν οι επιστήμονες θεωρήθηκαν αρχικά ότι μια σειρά από χημικά στοιχεία -συμπεριλαμβανομένων των περισσότερων από αυτά κύριας σημασίας για τη ζωή- εμπεριέχονται στα αστέρια. Ορισμένα από τα βαρύτερα στοιχεία, όπως πίστευαν, θα προέκυπταν στον υψηλής ενέργειας, ταχέως εξελισσόμενο "κλίβανο" μιας σουπερνόβα. Η έκρηξη θα τα διέσπειρε στη συνέχεια στο τριγύρω διάστημα, γεμίζοντας το χώρο με συστατικά για την δημιουργία νέων αστεριών και νέων πλανητικών συστημάτων.
Οι αστροφυσικοί πιστεύουν ότι, πριν εκραγούν, αυτά τα αστέρια "ξεμένουν από καύσιμα" - δηλαδή το υδρογόνο. Με λιγότερο υδρογόνο για να συντήξει, ένα γερασμένο αστέρι δεν παράγει πλέον τόση ακτινοβολία, και ο πυρήνας του καταρρέει κάτω από τη βαρύτητα. Τα ελαφρύτερα στοιχεία προοδευτικά μετατρέπονται σε βαρύτερα, αλλά σταματούν στον σίδηρο. Τελικά, ο σίδηρος στο κέντρο του πυρήνα είναι ανίκανος να αντισταθεί στη βαρύτητα, και τελικά σε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου καταρρέει στον πιο πυκνό τύπο γνωστής ύλης: ένα αστέρι νετρονίων.
Συνήθως πιστεύεται ότι η θρυμματισμένη ύλη, χτυπά στη συνέχεια το νεοσύστατο αστέρι νετρονίων,  δημιουργώντας ένα ωστικό κύμα που εξέρχεται από το κέντρο.

Η επίλυση του παζλ - και η κατανόηση της δυναμικής της σούπας σωματιδίων στην καρδιά του αστεριού - είναι καθοριστικής σημασίας για την κατανόηση του πώς σχηματίζονται τα ατομικά στοιχεία και σε τι ποσότητες, λέει ο Janka. Θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει, ώστε να προσδιοριστεί πότε ένα αστέρι μπορεί να καταρρεύσει σε κάτι ακόμα πιο εξωτικό, όπως για παράδειγμα σε μια μαύρη τρύπα. «Αυτά τα ερωτήματα δεν γίνονται κατανοητά χωρίς να αποκρυπτογραφηθεί η φυσική των εκρήξεων», λέει ο Janka.
Το ερώτημα για το τι κάνει ένα αστέρι να εκραγεί, έχει παραμείνει για περισσότερο από μισό αιώνα, επειδή είναι σχεδόν άλυτο μυστήριο - και οι υπολογιστές δεν ήταν αρκετά ισχυροί για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα, λέει ο Maryam Modjaz, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης. «Είναι ένα από τα πιο πολύπλοκα συστήματα που μπορούμε να μοντελοποιήσουμε», λέει. Η φυσική σε κάθε κλίμακα μπαίνει στο παιχνίδι, από την κάμψη του χωροχρόνου στη σωματιδιακή φυσική των νετρίνων και τη συμπεριφορά της ύλης υπό ακραίες πιέσεις. Η κατάσταση των σημερινών προσομοιώσεων και οι πειραματικές εξηγήσεις για το πώς συμβαίνουν οι εκρήξεις που προέρχονται από τον πυρήνα που καταρρέει, είναι μια ιστορία δεκαετιών, αυξανόμενης πολυπλοκότητας που ξεκίνησε με κάτι που δεν έμοιαζε με αστέρι: απλά μοντέλα 1D (μιας διάστασης).

Παρόλο που ήταν αρκετά αργά, τα μοντέλα αυτά αποκάλυψαν το πρώτο ζωτικό συστατικό του πυρήνα μιας σουπερνόβα που καταρρέει: τα νετρίνα που παράγονται μέσω αλληλεπιδράσεων σωματιδίων στο νεοσύστατο αστέρι νετρονίων. Τα νετρίνα, τα οποία είναι σχεδόν χωρίς μάζα, μόλις που αντιδρούν με άλλα σωματίδια. Αλλά το 1966, οι θεωρητικοί υπολόγισαν ότι εάν ακόμη και ένα μικρό μέρος της ενέργειας τους απορροφάται από την πυκνή ύλη γύρω από τον πυρήνα, η θερμότητα θα ήταν αρκετή για να αναζωπυρώσει το ωστικό κύμα και να το οδηγήσει έξω. Τα αποδεικτικά στοιχεία υπέρ της ιδέας θα μπορούσαν να ενισχυθούν από ένα τυχαίο γεγονός. Το 1982, ο υπολογιστικός φυσικός James Wilson, τότε στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore στο Λίβερμορ, Καλιφόρνια, άφησε μια προσομοίωση για να τρέξει για μια ολόκληρη ημέρα - μερικοί λένε τυχαία. Επέστρεψε για να διαπιστώσει ότι, μετά από μια καθυστέρηση, αρκετά νετρίνα είχαν διαχυθεί από το αστέρι νετρονίων για να θερμάνουν την ύλη πίσω από το κρουστικό κύμα και να το βγάλουν από το αστέρι. Μέχρι τότε, οι φυσικοί δεν είχαν συνειδητοποιήσει ότι θα μπορούσε να αναβιώσει ένα καθυστερημένο κύμα. «Αν τα μοντέλα δεν είχαν τρέξει σε τόσο αργά χρονικά διαστήματα, δεν θα το είχαμε δεί», λέει ο Mezzacappa.
Η θέρμανση του νετρίνο έγινε το επίκεντρο της έρευνας, αλλά όσο πιο λεπτομερείς είναι οι προσομοιώσεις και όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του αρχικού αστεριού, τόσο λιγότερο συχνά οι μοντελιστές είδαν εκρήξεις. Αν και τα νετρίνα έσπρωξαν τα αστέρια κοντά στο χείλος, κατέστη σαφές ότι χρειαζόταν ένα χέρι βοήθειας.


Επιτέλους "Πυροτεχνήματα"...
Η πρώτη ένδειξη για το τι θα μπορούσε να προσφέρει η ώθηση στην επίλυση του προβλήματος ήρθε το 1987, όταν οι αστρονόμοι παρατηρούσαν μια σουπερνόβα σε έναν κοντινό γαλαξία - το Μεγάλο νέφος του Μαγγελάνου. Την εποχή εκείνη, τα μοντέλα 1D υπέθεταν ότι τα αστέρια ήταν απαραίτητα τέλειες σφαίρες, αποτελούμενες από ομόκεντρες στρώσεις στοιχείων σύντηξης που περιείχαν δυναμική που θα μπορούσαν να συλληφθούν με μία μόνο παράμετρο: την απόσταση από το κέντρο. Αλλά ο ανακατασκευασμένος τρόπος που το supernova 1987A διέσπειρε τα χημικά στοιχεία, υποδηλώνει ότι τα στρώματα πρέπει να αναμιχθούν, με μια δυναμική διαδικασία που θα ήταν αδύνατο να περιγραφεί σε μία διάσταση.
Με την εμφάνιση πολύ πιο ισχυρών υπολογιστών στη δεκαετία του 1990, οι μοντελιστές ήταν σε θέση να καταγράψουν αυτή την κίνηση προχωρώντας από 1D σε 2D (δύο διαστάσεων) προσομοιώσεις. Σε δύο διαστάσεις, η θέρμανση από το νετρίνο έμοιαζε σαν φλόγα, δημιουργώντας μετατοπίσεις και αναταράξεις που έκαιγε φρέσκια ύλη για να θερμανθούν τα σωματίδια, ενισχύοντας την πίεση πίσω από το ωστικό κύμα. Και το 2003, η ομάδα του Mezzacappa διαπίστωσε ότι οι διαταραχές στο ωστικό κύμα μπορούν να αναπτυχθούν γρήγορα σε μεγάλες και βίαιες περιστροφές - γνωστές ως (SASI). Στο σημείο αυτό παραθέτω τον αγγλικό όρο για το SASI, που είναι : standing accretion shock instability, διότι είναι πραγματικά δύσκολο να αποδοθεί με ισάριθμες λέξεις στα Ελληνικά. Αυτές οι κινήσεις φορτίζουν το ωστικό κύμα  και βοηθούν το αστέρι να εκραγεί.
Ακόμα, οι φυσικοί ανησυχούν ότι οι συμβιβασμοί που έκαναν στα προσωμοιούμενα σε δύο διαστάσεις  αστέρια, θα μπορούσαν τεχνητά να ενισχύσουν την πιθανότητα έκρηξης. Πράγματι, όταν η υπολογιστική ισχύς έκανε τα ακατέργαστα μοντέλα 3D (τριών διαστάσεων) εφικτά στις αρχές του 2010, τα μοντέλα ήταν και πάλι "απρόθυμα να εκραγούν", λέει ο Bernhard Müller, υπολογιστικός αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Monash της Μελβούρνης της Αυστραλίας, που ήταν μέλος της ομάδας του Janka μέχρι το 2014.
Και συνέχισαν να μην είναι πρόθυμα να εκραγούν, μέχρι την έλευση των ταχύτερων υπερυπολογιστών το 2012,  όταν οι ερευνητές ήταν πλέον σε θέση να συμπεριλαμβάνουν στην προσωμοίωση τη γενική σχετικότητα και τη λεπτομερή πυρηνική και σωματιδιακή φυσική, για να πάρουν τελικά 3D αστέρια (τριών διαστάσεων), σε μοντέλα που έτρεχαν από το μηδέν.
Η επίτευξη αυτού του ορόσημου προσδίδει εμπιστοσύνη στην υπόθεση ότι οι θερμότητες θέρμανσης, μεταφοράς και SASI από το νετρίνο βρίσκονται πίσω από τις εκρήξεις, λέει ο Janka. Από το 2015, οι ομάδες σε όλο τον κόσμο - συμπεριλαμβανομένων των ομάδων στο Καλιτεχνικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας (Caltech) στην Πασαντένα, στο Πανεπιστήμιο Princeton στο Νιου Τζέρσεϊ, στο Πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν και στο Πανεπιστήμιο Φουκουόκα της Ιαπωνίας - έχουν αρχίσει να δουλεύουν σε τρισδιάστατα πλέον μοντέλα. Ένα σημαντικό τμήμα αυτών των προσομοιώσεων τελειώνει σε εκρήξεις. Η τάση θα πρέπει να συνεχιστεί σε μια σειρά αστεριών διαφορετικών μαζών και αρχικών δομών για να αποδειχθεί ότι οι φυσικοί κατανοούν τον μηχανισμό, αλλά ο Müller είναι αισιόδοξος. «Φαίνεται ότι συγκλίνουμε προς μια λύση για αυτό το πρόβλημα της αναζωπύρωσης της έκρηξης», λέει.



Τα ωστικά κύματα αναδύονται πιο εύκολα σε σχετικά μικρά αστέρια. Όταν η ομάδα του Janka επιχειρούσε να πυροδοτήσει μια έκρηξη σε ένα μεγαλύτερο αστέρι 3D το 2015 - ένα αστέρι που είχε 20 φορές τη μάζα του ήλιου και όχι 10 - πέτυχε μόνο επειδή έσπρωξαν ένα ποσοστό αλληλεπίδρασης για τα νετρίνα στα χαμηλότερα επίπεδα σφάλματος που θα επέτρεπε η σωματιδιακή φυσική. Οι σημερινές προσομοιώσεις, οι οποίες χρησιμοποιούν πιο ρεαλιστικές αρχικές συνθήκες, εξακολουθούν να φέρονται περίεργα κοντά στο σημείο ανατροπής μεταξύ έκρηξης και διασποράς υλικού, και κανείς δεν είναι σίγουρος γιατί. «Στη φύση, αυτά τα πράγματα εκρήγνυνται βίαια όλη την ώρα», λέει ο Couch. Η απροθυμία των μοντέλων να το πράξουν είναι «πιθανώς σα να μας λέει ότι είτε δεν το κάνουμε με αρκετή ακρίβεια με τη φυσική που συμπεριλαμβάνουμε, είτε έχουμε μεγάλα κενά στη φυσική».
Μια λύση είναι να συνεχίσουμε να κατασκευάζουμε πλουσιότερα μοντέλα. Αλλά στους σημερινούς υπερυπολογιστές - οι οποίοι εκτελούν το ισοδύναμο των δεκάδων χιλιάδων υπερσύγχρονων οικιακών υπολογιστών που λειτουργούν ταυτόχρονα - η διαδικασία αυτή διαρκεί ακόμα και μήνες και οι διαμορφωτές πρέπει κατ' ανάγκη να κάνουν προσεγγίσεις και απλουστεύσεις. Οι αναβαθμίσεις που θα επέλθουν τα επόμενα χρόνια στους υπερυπολογιστές στις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ευρώπη και την Ιαπωνία θα μείωναν το χρόνο εκτέλεσης για μια 3D έκρηξη σε εβδομάδες. Αλλά ακόμη και μετά από αυτό, οι υπολογιστές θα πρέπει να γίνουν 100 φορές πιο ισχυροί για να χτίσουν μια 3D προσομοίωση που λαμβάνει υπόψη όλες τις παραμέτρους της φυσικής, λέει ο Mezzacappa. Τέτοιοι υπολογιστές θα μπορούσαν να είναι ακόμα μια δεκαετία μακριά, λέει.
Εν τω μεταξύ, οι φυσικοί επικεντρώνονται στην προσαρμογή των μοντέλων τους για να διαπιστώσουν εάν αλληλεπιδρούν τα τρία βασικά συστατικά - θέρμανση με νετρίνο, ταλαντώσεις και ταλαντώσεις SASI και αν μπορεί να λείπουν κάποια άλλα. Μερικοί διερευνούν εάν η περιστροφή και τα μαγνητικά πεδία μπορεί να συμβάλουν στην τροφοδοσία της έκρηξης. Άλλοι βασίζουν μοντέλα σε πιο ρεαλιστικά αστέρια, με διαταραχές ενσωματωμένες από την αρχή. Αλλά η σύγκριση μεταξύ των προσομοιώσεων είναι δύσκολη. Τα μοντέλα κάθε ομάδας περιλαμβάνουν όχι μόνο διαφορετική φυσική, αλλά διαφορετικές συντομεύσεις, ανάλυση και γεωμετρία pixel - τα οποία μπορούν να επηρεάσουν το αποτέλεσμα. Και οι ομάδες υπερασπίζονται έντονα τις επιλογές τους.
Τώρα όμως οι ομάδες συνειδητοποιούν ότι για να σημειώσουν πρόοδο, μπορεί να χρειαστεί να βρουν τρόπους για να κάνουν συγκρίσεις των μοντέλων τους, λέει ο Modjaz. Μια νέα γενιά μοντέλων, συμπεριλαμβανομένων των Couch και Evan O'Connor στο Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης, πρωτοστάτησε στη δημοσίευση κωδίκων και ενθάρρυνε άλλους να κάνουν το ίδιο. Ο Janka υποστηρίζει τη δημιουργία ενός συνόλου τυποποιημένων προβλημάτων δοκιμών, με τα ίδια καλά καθορισμένα συστατικά και τις αρχικές συνθήκες, που θα χρησιμοποιηθούν σε ολόκληρο τον τομέα. «Νομίζω ότι θα είναι το επόμενο πολύ σημαντικό βήμα για την κοινότητα, για να ενισχύσει την αξιοπιστία της και την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων που διατίθενται», λέει.

Βασικές ερωτήσεις

Η πραγματική δοκιμασία θα είναι αν αυτές οι εκρήξεις μοιάζουν πραγματικά με αυτές στη φύση. Τα μοντέλα είναι τώρα πολύ εξελιγμένα και η χωρητικότητα υπολογιστών είναι αρκετά μεγάλη για να τρέχουν προσομοιώσεις πέρα ​​από το πρώτο κλάσμα του δευτερολέπτου μετά το σχηματισμό του ωστικού κύματος, όταν το κύμα έκρηξης τελικά διασπάται στην επιφάνεια του αστέρα πολλές ώρες αργότερα. Οι προβλέψεις του σχήματος των υπερκαινοφανών, της ενέργειας και της χημείας που παράγονται από τέτοια μοντέλα μπορούν στη συνέχεια να συγκριθούν με τις εκρηκτικές εξωτερικές στρώσεις ενός πραγματικού αστεριού, καθώς και με την κίνηση του πυρήνα που απομένει.
Αλλά η μελέτη του φωτός από την επιφάνεια του αστεριού μπορεί να δώσει μόνο περιορισμένες πληροφορίες σχετικά με την έκρηξη. «Είναι σαν να πηγαίνετε σε έναν δερματολόγο για να ρωτήσετε για την καρδιά σας», λέει ο Couch. Τα νετρίνα και τα βαρυτικά κύματα, τα οποία περνούν μέσα από την ύλη σχετικά απρόσκοπτα, θα μπορούσαν να επιτρέψουν στους αστρονόμους να δουν βαθιά μέσα στο αστέρι. Το 1987, τρεις ανιχνευτές νετρίνων έλαβαν 25 νετρίνα που εκπέμπονται από το σουπερνόβα 1987Α. Τις δεκαετίες από τότε, έχουν κατασκευαστεί καλύτεροι ανιχνευτές - όπως το IceCube στο Νότιο Πόλο και το Super-Kamiokande στην Ιαπωνία - που θα μπορούσαν να είναι ευαίσθητοι σε δεκάδες χιλιάδες νετρίνα που εκπέμπονται από μια κοντινή σουπερνόβα. Όταν τα νετρίνα μιας τέτοιας έκρηξης φτάσουν στη Γη, η ενέργεια, η αφθονία και ο ρυθμός εκπομπής τους θα μπορούσαν να αποκαλύψουν, για παράδειγμα, περίπου το μέγεθος και τη πυκνότητα του αστέρα νετρονίων, καθώς και πόση μάζα συνέχισε να συσσωρεύει μετά την κατάρρευση. Οποιαδήποτε ταλάντωση SASI θα προκαλέσει αύξηση και πτώση εκπομπών νετρίνων και θα είναι ορατή με τη μορφή ταλαντώσεων στο σήμα.
Η αξία της ανίχνευσης μιας σουπερνόβα μέσω των νετρίνων της, είναι τόσο μεγάλη που οι αναβαθμίσεις στο IceCube συνήθως πραγματοποιούνται μόνο σε ένα μέρος του ανιχνευτή κάθε φορά, έτσι ώστε να μην χάσει ποτέ ένα γεγονός μιας και μπορεί το επόμενο να κάνει μια ολόκληρη ζωή για να γίνει. Το νεότερο απομεινάρι σουπερνόβα που βρέθηκε μέχρι τώρα στον Γαλαξία μας είναι περίπου 150 ετών, αλλά οι ερευνητές λένε ότι θα ήταν στατιστική πλάνη να σκεφτείς ότι η επόμενη έκρηξη είναι «καθυστερημένη». «Κανένας δεν μπορεί να σας πει πότε θα λάβει χώρα, έτσι πρέπει να είσαστε σε επαγρύπνηση όλη την ώρα», λέει ο Janka.
Αν οι αστρονόμοι έχουν τύχη, το παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων (LIGO) στις Ηνωμένες Πολιτείες και επίσης το αδελφό παρατηρητήριο Virgo κοντά στην Πίζα της Ιταλίας θα πρέπει να είναι σε θέση να παρατηρήσουν την έκρηξη, αν και το σήμα δεν αναμένεται να είναι τόσο σαφές όσο αυτό της μαύρης τρύπας και της συγχώνευσης των αστέρων νετρονίων (έχω γράψει σχετικά άρθρα), που βρέθηκαν μέχρι τώρα. Η Sarah Gossan, φυσικός στο Caltech και μέλος της ομάδας LIGO, λέει ότι θα χρειαστούν προσομοιώσεις για να βρεθεί ένα ελαφρύ σήμα ανάμεσα στον θόρυβο και να αποκρυπτογραφηθούν οι πληροφορίες που περιέχει. «Θα είμαστε σε θέση να ενημερώσουμε τις προσομοιώσεις μας από τις παρατηρήσεις μας και αντίστροφα», λέει ο Gossan.
Για να προετοιμαστούν για τέτοια γεγονότα, οι μοντελιστές όπως ο Janka, θα πρέπει να προσομοιώσουν δεκάδες διαφορετικά αστέρια 3D. Τον Οκτώβριο η ομάδα του ξεκίνησε την πυρηνική σύντηξη  σε ένα ιδιαίτερα περίπλοκο μοντέλο - ένα αστέρι 19 ηλιακών μαζών, των οποίων τα τελικά λεπτά είχαν  διαμορφώσει έτσι ώστε να μπορέσουν να ξεκινήσουν την κατάρρευση κάτω από συνθήκες τόσο ακατάστατες όσο και ρεαλιστικές. Δεν θα μάθουν, τουλάχιστον μέχρι τον Ιούλιο εάν θα εκραγεί ή όχι. Αλλά «μέχρι τώρα», λέει ο Janka, «έχουμε συνηθίσει να είμαστε υπομονετικοί»....

Δημοφιλείς αναρτήσεις από αυτό το ιστολόγιο

Οι μπλε κρύσταλλοι σε μετεωρίτες αποκαλύπτουν τα θορυβώδη νεαρά χρόνια του Ήλιου.

Αστρονομία χωρίς φως

Οι μεγαλύτερες διαστημικές αποστολές και εκτόξευσεις πυραύλων που θα δούμε το 2018