Iako su gotovo neuhvatljivi, neutrini nastaju u ogromnim količinama tokom nekih od najnasilnijih događaja u svemiru. Jedna od njihovih najneobičnijih osobina jeste sposobnost da spontano prelaze iz jednog u drugi od tri tipa, fenomen poznat kao oscilacija neutrina.
Istraživači sa Univerziteta Vaseda u Tokiju sada su pronašli snažne dokaze da posebno brz oblik ove promjene, nazvan „brza konverzija“, može imati ključnu ulogu u tome hoće li umiruća zvijezda eksplodirati kao supernova.
Kako nastaje supernova?
Kada masivna zvijezda potroši svoje nuklearno gorivo, njeno jezgro počinje kolabirati pod utjecajem gravitacije i formira izuzetno gust objekat poznat kao proto-neutronska zvijezda.
Tokom tog procesa nastaje snažan udarni val koji može raznijeti zvijezdu u spektakularnoj eksploziji supernove.
Naučnici objašnjavaju da neutrini igraju ključnu ulogu u prenošenju energije potrebne za ovu eksploziju. Međutim, samo određeni tipovi neutrina dovoljno snažno djeluju s okolnom materijom da bi je zagrijali.
Ako neutrini promijene tip u pogrešnom trenutku, zagrijavanje može oslabiti, a eksplozija potpuno izostati.
Brza konverzija neutrina
Kod procesa poznatog kao „brza konverzija“, gusti oblaci neutrina izazivaju kolektivne promjene tipova u izuzetno kratkom vremenu.
Astronomi već dugo pretpostavljaju da je ovaj proces presudan za supernove nastale kolapsom jezgra, ali ga je veoma teško proučavati jer se događa na udaljenostima od svega nekoliko centimetara i u vremenskim razmjerama od nekoliko nanosekundi.
To je mnogo ispod mogućnosti današnjih simulacija supernova.
Novi modeli otkrili važne detalje
Tim istraživača napravio je detaljne teorijske modele zvijezda različitih masa i u simulacije uključio brzu konverziju neutrina.
Iako je ovaj pristup bio računarski izuzetno zahtjevan, omogućio je mnogo preciznije praćenje ponašanja neutrina.
Rezultati su pokazali da je ključni faktor brzina kojom materijal pada prema proto-neutronskoj zvijezdi, takozvana stopa akrecije mase.
Kada je stopa akrecije mala, brza konverzija pojačava energiju neutrina i pomaže eksploziji. Kada je stopa velika, proces smanjuje efekat neutrina i može spriječiti nastanak supernove.
Važnost za buduća istraživanja
Naučnici upozoravaju da jednostavniji modeli ponašanja neutrina mogu dati pogrešne rezultate i iskriviti predviđanja o tome hoće li zvijezda eksplodirati ili se tiho urušiti.
Nova studija sugeriše da će astronomima biti potrebne mnogo sofisticiranije simulacije kako bi u potpunosti razumjeli ulogu neutrina u nastanku supernova.