新研究利用中微子探測超新星演化細節

2020-07-30 環球解密之未解之謎

近期一份發表在預印網arxiv.org的研究推測，從超新星爆發事件的前夕到爆炸的整個過程，每個階段產生不同類型的中微子。

新研究利用中微子探測超新星演化細節

科學家認為，恆星即將爆炸發生超新星事件的前夕，將放射大量的中微子，在恆星內部發生的爆炸推到表面之前，中微子將先穿透恆星來到恆星的表面，因此，理論上在超新星爆發前夕，在地球上應該可以先偵測到中微子爆發。

近年來很多天文學家都認同這樣的理論，也就是說認為中微子在超新星事件過程中扮演著非常關鍵的角色，因此認為中微子觀測可以作為了解超新星事件細節的有效途徑。

但是探測中微子並不容易。

新研究利用中微子探測超新星演化細節

位於南極的冰立方中微子觀測站(IceCube)就是其中一個觀測設施，在漆黑的南極冰層以下2,450米深的地下，埋著多個探測器，足可見中微子多麼難以捉摸。

科學家從1987年超新星SN1987A爆發的觀測數據，得到一些信心。

在觀測到SN1987A爆發亮光之前的兩三小時，三個中微子觀測臺都探測到中微子輻射。儘管科學家認為超新星爆發將輻射大量的中微子，但是三個觀測臺一共只探測到25個中微子。這體現了當代科學技術探測中微子的難度。

那次的探測，促生了「中微子天文學」，並推測一個理論，稱超新星爆發事件中99%的能量來自中微子輻射。

現在的中微子探測器比1987年有了些進步。科學家都在熱切地等待遇到下一次超新星爆發事件，希望捕捉到從爆發前夕一直到爆發的整個過程。科學家估計，如果今天再遇到SN1987A事件那樣規模的超新星爆發，現在的儀器可以探測到的中微子數量將達到五萬個。

而且，科學家認為不僅是在爆發前幾小時，應該在爆發之前幾天就能偵測到中微子。

這份新研究中，科學家模擬一顆質量為太陽15倍的恆星發生超新星爆發的情形。從模型中發現，從超新星事件不同階段發出的中微子，其亮度並不相同。

新研究利用中微子探測超新星演化細節

超新星爆發事件過程中，中微子輻射的密度是很多因素共同作用的結果。他們的模型演化的情況是，恆星內核開始坍塌的時候，將先產生電子中微子，隨後高溫的中子內核再產生其它類型的中微子。天文物理學家認為，絕大部分的中子將離開恆星，但有1%的中子將能量作用於恆星的外層。這些能量導致最後恆星被摧毀的災難性後果。

研究者稱，這些模型有助於他們在遇到下一個超新星爆發事件的時候，更有針對性地進行觀測。

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