«Φως» στον θάνατο των άστρων με την ανίχνευση των νετρίνων

Περισσότερες πληροφορίες για τα τελευταία στάδια των άστρων που «πεθαίνουν» βίαια, προκαλώντας βίαιες εκρήξεις οι οποίες είναι γνωστές ως σουπερνόβα ή υπερκαινοφανείς αστέρες, περιμένουν να συγκεντρώσουν οι επιστήμονες του ανιχνευτή Super-Kamiokande στην Ιαπωνία, χάρις στο νέο υπολογιστικό σύστημα που έχει εγκατασταθεί στη διάταξη.

leukos-nanosΣε σουπερνόβα μπορούν να εξελιχθούν αστέρες μεγάλης μάζας, οι οποίο εκρήγνυνται όταν σταματήσουν να παράγουν ενέργεια στον πυρήνα τους, με συνέπεια να καταρρεύσουν υπό την επίδραση της ίδιας της βαρύτητάς τους.

Εκτός από ακτινοβολία και αστρικό υλικό όπως χημικά στοιχεία βαρύτερα του οξυγόνου, τέτοιες εκρήξεις απελευθερώνουν πολύ μεγάλες ποσότητες από νετρίνα, δηλαδή στοιχειώδη σωματίδια με απειροελάχιστη μάζα και μηδενικό φορτίο που είναι φευγαλέα, καθώς αλληλεπιδρούν πολύ σπάνια με την ύλη.

Επομένως, με τη βοήθεια του καινούριου συστήματος, οι ερευνητές θα μπορούν να γνωρίζουν άμεσα πότε κατέφθασαν στον Super-Kamiokande νετρίνα από κάποιον σουπερνόβα, ώστε να ενημερώσουν την υπόλοιπη επιστημονική κοινότητα.

Σε σουπερνόβα μπορούν να εξελιχθούν αστέρες μεγάλης μάζας, οι οποίο εκρήγνυνται όταν σταματήσουν να παράγουν ενέργεια στον πυρήνα τους, με συνέπεια να καταρρεύσουν υπό την επίδραση της ίδιας της βαρύτητάς τους. Την ίδια κατάληξη έχουν επίσης και ήδη συρρικνωμένα άστρα (λευκοί νάνοι), τα οποία απορροφούν ύλη από έναν κοντινό αστέρα.

Σε κάθε περίπτωση, αυτές οι εκρήξεις είναι πολύ σπάνιες, αφού μέσα μόλις 3 ή 4 συμβαίνουν στον γαλαξία μας. Επομένως, η έγκαιρη παρατήρησή τους είναι πολύ κρίσιμη ώστε να μπορέσουν να συλλεχθούν περισσότερες πληροφορίες για τη διαδικασία με την οποία αυτές εξελίσσονται.

Ο Super-Kamiokande βρίσκεται σε βάθος ενός χιλιομέτρου, σε ένα παλιό ορυχείο, με σκοπό την ανίχνευση νετρίνων όχι μόνο από σουπερνόβα, αλλά και από άλλες διάφορές πηγές – όπως τον Ήλιο ή την ατμόσφαιρα. Γι’ αυτό τον σκοπό, διαθέτει μία δεξαμενή με 50.000 τόνους καθαρού νερού, η οποία περιβάλλεται από περίπου 11.000 αισθητήρες φωτονίων.

Η ανίχνευση των νετρίνων βασίζεται στο γεγονός ότι, όταν τα σωματίδια αλληλεπιδράσουν με τα μόρια νερού, παράγουν μία στιγμιαία λάμψη γαλάζιου χρώματος, γνωστή ως ακτινοβολία Τσερένκοφ.

Το υπολογιστικό σύστημα που διαθέτει πλέον η διάταξη αναλύσει σε πραγματικό χρόνο τις καταγραφές και, αν εντοπίσει κάποια ασυνήθιστα μεγάλη ροή νετρίνων, ειδοποιεί τους επιστήμονες στο Κέντρο ελέγχου του πειράματος.

Επομένως, μέσα σε λίγα λεπτά, οι επιστήμονες θα μπορούν να διαπιστώσουν κατά πόσο τα σωματίδια προέρχονται από έναν υπερκαινοφανή αστέρα στον Γαλαξία μας.

Σε αυτή την περίπτωση, θα ενημερώσουν όσες επιστημονικές ομάδες διαθέτουν τηλεσκόπια ή άλλα αστρονομικά όργανα, για να τα στρέψουν προς τη συγκεκριμένη πηγή και να συλλέξουν δεδομένα.

Εκτός από τη μελέτη των σουπερνόβα, το ίδιο σύστημα θα επιτρέψει στους επιστήμονες του Super-Kamiokande να μελετήσουν καλύτερα και τα νετρίνα.

Ο λόγος είναι πως με τις αστρικές εκρήξεις παράγονται μεγάλες ποσότητες σωματιδίων σε μικρό χρονικό διάστημα, κάτι που σημαίνει πως θα έχουν τη δυνατότητα να ερευνήσουν θεμελιώδεις ιδιότητές τους, όπως τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις ή την τιμή της μάζας τους.

Πηγή