Wie können wir wissen, ob ein Stern, der an unserem Nachthimmel sichtbar ist, zu einer Supernova wird?

Nehmen wir an, es gibt einen Stern, der etwa 3000 Lichtjahre von der Erde entfernt an unserem Nachthimmel sichtbar ist. Wenn dieser Stern morgen zu einer Supernova werden würde (nicht relativ zum Nachthimmel der Erde), würden wir 3000 Jahre später davon erfahren, da es mindestens 3000 Jahre dauern würde, bis alle Informationen eintreffen. Zuerst dachte ich, die Supernova zu entdecken wäre einfach, da wir Röntgenteleskope oder andere indirekte Methoden verwenden könnten, um die Zusammensetzung der Sterne herauszufinden und zu wissen, ob eine Supernova stattgefunden hat oder nicht.

Unglücklicherweise würden sich diese Informationen jedoch auch mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten und unseren Prozess verzögern. Meine Frage ist, wie können wir für weit entfernte Sterne wissen, ob sie zu einer Supernova geworden sind?

Wie ich hier erwähnt habe, könnten wir, wenn wir gute Neutrinodaten aus dem Kern eines großen Sterns erhalten könnten, abschätzen, wie viel Zeit ihm noch bleibt, bevor er zur Supernova wird.
Der Blick in die Ferne ist der Blick in die Vergangenheit.
Wir können nicht nur nicht wissen, ob es eine Supernova geworden ist, wir können auch nicht eindeutig sagen, dass es vor 3.000 Jahren eine Supernova geworden ist, selbst wenn das Licht uns erreicht hat . Die Zeit zwischen der Supernova und jetzt, die im Bezugsrahmen der Erde wahrgenommen wird, unterscheidet sich von der Zeitdifferenz, die von jemandem wahrgenommen wird, der sich mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit relativ zur Erde bewegt.

Antworten (2)

Es ist nicht möglich zu wissen. Die Lichtgeschwindigkeit ist die Informationsgeschwindigkeit. Die Information „Der Stern ist explodiert“ kann sich nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, daher gibt es keine Möglichkeit zu wissen, dass ein Stern zu einer Supernova geworden ist, bevor diese Information uns erreicht. Normalerweise sind die ersten Teilchen, die uns von einer Supernova erreichen, eigentlich Neutrinos, die aus dem Kern des explodierenden Sterns entkommen können, eine Weile bevor die Schockwelle des explodierenden Sterns die Oberfläche erreicht und die Supernova sichtbar wird.

Es könnte möglich sein, eine Supernova vorherzusagen, wenn wir (wie der PM2-Ring kommentiert) die Neutrinos aus ihrem Kern messen könnten, bevor sie explodiert. Aber das wäre eine Vorhersage, keine Beobachtung einer Explosion. Und wir können diese Daten nicht mit der Art von Neutrino-Detektoren auf der Erde erhalten.

Wie viel Warnung würden uns die Neutrinos tatsächlich geben (vorausgesetzt, wir hätten die Fähigkeit, sie zu entdecken), bevor die Supernova sichtbar wird? Minuten, Stunden, Tage? Wie viel Vorsprung haben sie?
@James K „Wir können diese Daten nicht mit der Art von Neutrino-Detektoren auf der Erde erhalten.“ Eigentlich können wir das wahrscheinlich, wenn es innerhalb eines kpc oder so ist. Dieses Papier schätzt, dass der japanische KamLAND-Detektor mehrere Stunden (vielleicht mehrere Dutzend Stunden) im Voraus eine Vorwarnung erhalten könnte, dass Beteigeuze auf SN geht, abhängig von Dingen wie der genauen Masse und Entfernung des Sterns und wie viele Kernreaktoren in Japan laufen.
Beachten Sie, dass die Suche nach zunehmenden Neutrino-Emissionen als Vorhersage einer bevorstehenden Supernova für Typ-Ia-Supernovae nicht funktioniert, da es sich nicht um Kernkollaps-Objekte handelt.
@PeterErwin Wir können die "Stundenwarnung" einer Supernova erhalten. Was wir nicht bekommen, ist die 3000-Jahres-Warnung, indem wir anmerken, dass Neutrino-Emissionen mit der Fusion von (vielleicht) Neon und Magnesium übereinstimmen.
@PeterErwin Stimmt, aber für einen Kandidaten vom Typ Ia wollen wir Daten darüber, was außerhalb des Sterns passiert. Wir wollen wissen, was mit der Materie los ist, die sie von ihrem Begleiter ansammelt, und wie sich ihre Umlaufbahnen entwickeln.
@Roger Einige Stunden, bevor ein Kernkollaps sichtbar wird, gibt es viele interessante Neutrino-Aktionen, aber mein erster Kommentar betraf das Erhalten von Neutrino-Daten, die uns etwas über die verschiedenen Reaktionen im Sternkern sagen würden. Wenn Sie die Masse des Sterns kennen und wissen, welche schwereren Elemente (wie Neon, Sauerstoff und Magnesium) er verschmilzt, können Sie gut abschätzen, wie lange es noch dauert, bis er beginnt, Silizium zu verschmelzen.
(Fortsetzung) Leider sind unsere derzeitigen Neutrino-Detektoren zu grob und unempfindlich, um diese Art von detaillierten Neutrino-Daten von entfernten Sternen zu erhalten. Es ist schwer genug, nur die durch verschiedene Reaktionen erzeugten solaren Neutrinos nachzuweisen . Hier gibt es einige gute Informationen über die Neutrinoproduktion in Sternen, die schwerere Elemente fusionieren . Siehe auch die PEP-Reaktion
Ich bin mir bei dieser Antwort nicht sicher. Während sich Informationen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, ist es nicht gegeben, dass die Weglängen gleich sind. Zum Beispiel erwarten wir, dass Licht von der Supernova von MRG-M0138 uns nahe 2037 erreichen wird. - Natürlich ist 3000ly viel zu nah für diese Art von Gravitationslinsen.
Gravitationslinsen können verzögern, sie können den Lichtweg nicht verkürzen. Sie können also nicht wissen, ob ein 3000-facher Stern explodiert ist, die Linsenbildung ändert nichts an der Antwort auf die Frage

Am Nachthimmel der Erde sind nur sehr wenige Sterne mit bloßem Auge sichtbar, die 3.000 Lichtjahre (LY) von der Erde entfernt sind.

Wikipedia hat eine Liste der "hellsten Sterne", die die Sonne und 92 andere Sterne enthält, die von der Erde aus gesehen die größte scheinbare Helligkeit haben.

Wenn die Liste nach Entfernung sortiert ist, finde ich, dass nur sechs mehr als tausend Lichtjahre von der Erde entfernt sind, und selbst der am weitesten entfernte Stern, Deneb, ist "nur" etwa 2.615 Lichtjahre von der Erde entfernt.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_brightest_stars

Sie haben auch eine "Liste von Sternen, die leuchtender sind als jeder nähere Stern". Jeder Stern auf der Liste ist leuchtender als jeder Stern, der der Erde näher ist als sie.

WR 24 ist laut Liste 5.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, und Eta Carinae ist laut Liste 7.500 Lichtjahre von der Erde entfernt. Alle anderen Sterne auf der Liste, die weiter als 2.000 Lichtjahre von der Erde entfernt sind, sind keine Sterne mit bloßem Auge.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_stars_more_luminous_than_any_closer_star#:~:text=This%20is%20a%20list%20of%20stars%20 which%20sind leuchtende%20Sterne%20innerhalb von%205%20Lichtjahren%20von%20 %20So.

Die Liste der leuchtendsten Sterne, die bekannt sind, hat nur drei über 3.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, die mit bloßem Auge von der Erde aus sichtbar sind, darunter Eta Carinae bei 7.500 Lichtjahren (LY), WR 24 8.200 LY und WR 82A bei 8.200 LY.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_most_luminous_stars

Es hat auch eine sekundäre Liste bemerkenswerter Sterne, die sehr hell sind, aber weniger als die 1.000.000-fache Leuchtkraft der Sonne, die für die Hauptliste erforderlich ist.

Alle diese Sterne sind von der Erde aus mit bloßem Auge zu sehen, und 14 von ihnen sind mindestens 3.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Die fünf, die 3.000 LY von der Erde am nächsten sind, sind:

Omicron 2 Canis Majoris 2.800 LY, Ypsilon Orionis 2.900 LY, Lambda Cephei 3.100 LY, Mu Normae 3.260 LY und Sigma Cygni 3.260 LY.

Supernovae vom Typ II werden durch Kernkollaps in massereichen Sternen verursacht. Einige Subtypen kommen in Sternen im Massenbereich der 140- bis 250-fachen Sonnenmasse vor. Andere Subtypen können in Sternen mit niedrigeren Massenbereichen bis hinab zur 9- bis 10-fachen Sonnenmasse auftreten.

Alle oder fast alle Sterne mit der 10-fachen Masse der Sonne sollten also irgendwann zu Supernovas werden.

Die meisten Hauptreihensterne (Leuchtkraftklasse V) der Spektralklasse B haben weniger als die 10-fache Masse der Sonne, aber Sterne der Spektralklassen B0V und B1V haben mehr als die 10-fache Masse der Sonne.

Sterne der Hauptreihe (Leuchtkraftklasse V) der Spektralklasse O haben Massen zwischen dem 15- und 90-fachen der Sonnenmasse. Sie sind mit geschätzten 20.000 in der gesamten Miklyway-Galaxie sehr selten.

Wolf-Rayet-Sterne haben Massen zwischen etwa dem 10- und 200-fachen der Sonnenmasse.

Riesensterne (Leuchtkraftklasse III) haben normalerweise Massen im Bereich der 0,3- bis 8-fachen Sonnenmasse und würden daher nicht zu Typ-II-Supernovae werden.

Superriesensterne (Leuchtkraftklasse I) haben normalerweise eine Masse von mehr als dem Zehnfachen der Sonnenmasse und werden zu Typ-II-Supernovas.

Hyperriesensterne (Leuchtkraftklasse 0) haben eine Masse von mehr als dem 25-fachen der Masse der Sonne und werden zu Typ-II-Supernovas.

Die fünf oben erwähnten Sterne sind ungefähr 3.000 Lichtjahre von der Erde entfernt:

Omicron 2 Canis Majoris 2.800 LY, Ypsilon Orionis 2.900 LY, Lambda Cephei 3.100 LY, Mu Normae 3.260 LY und Sigma Cygni 3.260 LY.

Sollten alle eines Tages zu Typ-II-Supernovas werden.

Supernovae vom Typ Ia treten in Doppel- oder Mehrsternsystemen auf, in denen mindestens einer der Sterne ein weißer Zwergstern ist. Wenn die beiden Sterne nahe genug sind, kann der Weiße Zwerg Materie vom anderen Stern aufnehmen, was schließlich zu einer Supernova-Explosion führen könnte.

So können Astronomen einordnen, welche Sterne zu Supernovas werden sollten und welche Sternensysteme eine Chance haben, zu Supernovas zu werden.

Astronomen sagen voraus, dass beispielsweise Beteigeuze irgendwann in den nächsten Millionen Jahren oder so zu einer Supernova werden wird.

Wenn also immer bessere Beobachtungen und Messungen gemacht werden und die Theorien der Sternentwicklung genauer werden, sollten Astronomen in der Lage sein, immer bessere Vorhersagen darüber zu treffen, wann ein bestimmter Supernova-Kandidatenstern zu einer Supernova wird.

Aber die aktuellen Gesetze der Physik zeigen, dass es für kein Signal, dass ein Stern zu einer Supernova geworden ist, mehr als Minuten, Stunden oder Tage vor dem Eintreffen des Lichts der Supernova auf der Erde eintreffen kann.

Wie können wir wissen, ob ein Stern, der an unserem Nachthimmel sichtbar ist, zu einer Supernova wird?
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