Ερευνητές εντόπισαν τους «ψιθύρους» των άστρων που βιώνουν έναν εκρηκτικό θάνατο

Το Σύμπαν είναι γεμάτο από τα αποκαλούμενα «κοσμικά φαντάσματα», τα νετρίνα, και νέα έρευνα υποδηλώνει ότι ίσως αποτελούν τους «ψιθύρους» άστρων που πέθαναν σε εκρήξεις σουπερνόβα κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών.

Η ανακάλυψη αποτελεί σημαντικό βήμα για την κατανόηση της ζωής και του θανάτου των άστρων καθώς και του τρόπου με τον οποίο εμπλουτίζουν το περιβάλλον τους με μέταλλα, δηλαδή χημικά στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο. Παράλληλα μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες και οι αστέρες νετρονίων όταν πεθαίνουν τα πιο ογκώδη άστρα.

Τα νετρίνα είναι τα δεύτερα πιο άφθονα σωματίδια στο Σύμπαν μετά τα φωτόνια. Έχουν αποκτήσει το παρατσούκλι «κοσμικά φαντάσματα» επειδή δεν διαθέτουν ηλεκτρικό φορτίο και έχουν εξαιρετικά μικρή μάζα. Περίπου 100 τρισεκατομμύρια νετρίνα διαπερνούν το ανθρώπινο σώμα σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός κάθε δευτερόλεπτο όμως στη διάρκεια ολόκληρης της ζωής ενός ανθρώπου είναι πιθανό μόνο ένα από αυτά να αλληλεπιδράσει με κάποιο άτομο του σώματός του.

Η νέα σύνδεση ανάμεσα στα νετρίνα και στην ιστορία των εκρήξεων σουπερνόβα προέκυψε από την πρώτη ανίχνευση μιας ροής νετρίνων γνωστής ως Διάχυτο Υπόβαθρο Νετρίνων Υπερκαινοφανών (Diffuse Supernova Neutrino Background – DSNB). Η ανίχνευση πραγματοποιήθηκε από τον ανιχνευτή Super-Kamiokande, έναν από τους μεγαλύτερους ανιχνευτές νετρίνων στον κόσμο, ο οποίος βρίσκεται σε βάθος περίπου 1.000 μέτρων κάτω από τη γη στην επαρχία Γκίφου της Ιαπωνίας.

«Η πρώτη ένδειξη του Διάχυτου Υποβάθρου Νετρίνων Υπερκαινοφανών είναι ένα εξαιρετικά σημαντικό επίτευγμα και ένας στόχος που επιδιώκαμε από την έναρξη του προγράμματος Super-Kamiokande» δήλωσε ο Χιρογιούκι Σεκίγια από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο.

Τα άστρα πεθαίνουν με μια έκρηξη αλλά συνεχίζουν με έναν ψίθυρο

Οι εκρήξεις σουπερνόβα εμφανίζονται σε διάφορους τύπους όμως η συγκεκριμένη έρευνα αφορά τις λεγόμενες εκρήξεις σουπερνόβα κατάρρευσης πυρήνα. Αυτές συμβαίνουν όταν άστρα με πολύ μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο εξαντλήσουν τα πυρηνικά καύσιμα στον πυρήνα τους. Όταν δεν μπορούν πλέον να συντήξουν στοιχεία ώστε να δημιουργήσουν βαρύτερα από τον σίδηρο παύουν να παράγουν την ενέργεια που επί εκατομμύρια χρόνια αντιστάθμιζε τη βαρύτητα.

Έτσι η βαρύτητα υπερισχύει και ο πυρήνας του άστρου καταρρέει. Η κατάρρευση δημιουργεί ισχυρά κρουστικά κύματα που διαπερνούν τα εξωτερικά στρώματα του άστρου εκτοξεύοντάς τα στο Διάστημα. Στο κέντρο απομένει ένα συμπαγές υπόλειμμα είτε ένας αστέρας νετρονίων είτε μια μαύρη τρύπα που περιβάλλεται αρχικά από ένα διαστελλόμενο νέφος υλικού της έκρηξης.

Η ενέργεια αυτών των εκρήξεων μεταφέρεται τόσο από φωτόνια σε ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα όσο και από νετρίνα. Αν και οι σουπερνόβα εκρήγνυνται αρκετές φορές κάθε δευτερόλεπτο στο σύμπαν εδώ και περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια δημιουργώντας τεράστιες ποσότητες νετρίνων που συσσωρεύονται στο DSNB το συνολικό αυτό σήμα παραμένει εξαιρετικά ασθενές περισσότερο σαν ψίθυρος παρά σαν κραυγή.

Για να «ακούσουν» αυτούς τους κοσμικούς ψιθύρους, οι ερευνητές ανέλυσαν σχεδόν 14 χρόνια δεδομένων από τον Super-Kamiokande. Ο ανιχνευτής καταγράφει το φως Τσερένκοφ που παράγεται όταν νετρίνα αλληλεπιδρούν με τους 50.000 τόνους υπερκαθαρού νερού που περιέχει.

Τα ευρήματα

Η ανάλυση αποκάλυψε ένα σήμα νετρίνων που συμφωνεί με τις προβλέψεις για το Διάχυτο Υπόβαθρο Νετρίνων Υπερκαινοφανών. Αν και απαιτούνται πρόσθετες επιβεβαιώσεις, πρόκειται για την ισχυρότερη μέχρι σήμερα ένδειξη ότι το DSNB έχει πράγματι ανιχνευθεί για πρώτη φορά.

Σε ολόκληρο το Σύμπαν εκρήξεις σουπερνόβα συμβαίνουν αρκετές φορές κάθε δευτερόλεπτο. Από τη γέννηση του σύμπαντος τα νετρίνα που εκπέμπονται από αυτές τις εκρήξεις έχουν διασκορπιστεί στο Διάστημα και έχουν συσσωρευτεί στη διάρκεια της κοσμικής ιστορίας.

«Σχεδιάζουμε ήδη να συνδυάσουμε τις συνεχιζόμενες παρατηρήσεις του Super-Kamiokande με τον διάδοχό του, τον Hyper-Kamiokande, ώστε να αυξήσουμε ακόμη περισσότερο την ευαισθησία των μελλοντικών ερευνών», δήλωσε ο Γιοσούκε Ασίντα από το Πανεπιστήμιο Τοχόκου.

Naftemporiki.gr