เครื่องตรวจจับนิวตริโนหลายเครื่องรอสัญญาณที่ปล่อยออกมาจากซุปเปอร์โนวา รวมถึง Super-Kamiokande ในญี่ปุ่น IceCube ในแอนตาร์กติกา และ HALO ในแคนาดา พวกเขาจะเข้าร่วมโดยหอดูดาวคลื่นโน้มถ่วง LIGO พร้อมเครื่องตรวจจับในหลุยเซียน่า (แสดง) และรัฐวอชิงตัน
ภาษาของซุปเปอร์โนวา
แสงและนิวตริโนเป็นสองภาษาในหลายภาษาที่ซูเปอร์โนวาพูด ในแง่นั้น ซูเปอร์โนวา 1987A เป็น “หิน Rosetta” บีคอมกล่าว โดยการพิจารณาแสงของ 1987A และนิวตริโนจำนวนหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มรวบรวมฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่อธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นภายในดาวฤกษ์ ในซุปเปอร์โนวาในอนาคต ภาษาอื่น คลื่นความโน้มถ่วง สามารถเพิ่มความแตกต่างให้เรื่องราวได้ แต่การระเบิดจะต้องอยู่ใกล้
ถ้านิวตริโนเข้าใจยาก คลื่นความโน้มถ่วงจะกั้นเขตที่ตรวจไม่พบ แรงสั่นสะเทือนในอวกาศนั้นคาดการณ์โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ เกิดขึ้นเมื่อวัตถุขนาดใหญ่เร่งความเร็ว ในปี 2559 นักวิทยาศาสตร์ที่มีAdvanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatoryหรือ LIGO ได้ประกาศการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงโดยตรงครั้งแรก ซึ่งเกิดจากหลุมดำที่รวมตัวกันสองหลุม ( SN: 3/5/16, p. 6 ) เหตุการณ์สำคัญนั้นต้องใช้เครื่องตรวจจับคู่หนึ่งที่แม่นยำมากจนสามารถตรวจจับการสั่นที่บีบแขนยาว 4 กิโลเมตรของเครื่องตรวจจับด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของโปรตอนเพียงเล็กน้อย
คลื่นความโน้มถ่วงจากซุปเปอร์โนวาน่าจะยากยิ่งกว่าการรวมตัวกันของหลุมดำ รูปแบบของระลอกคลื่นคาดเดาได้น้อยกว่า การสำรวจคุณสมบัติของซุปเปอร์โนวาจำนวนมากที่ตรวจพบในดาราจักรอื่นบ่งชี้ว่าการระเบิดมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของ Shunsaku Horiuchi จากเวอร์จิเนียเทคในแบล็กส์เบิร์กกล่าว “เราถามว่า ‘มีซุปเปอร์โนวามาตรฐานหรือไม่’ คำตอบคือ ‘ไม่’ ”
แม้จะมีความท้าทาย การค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงจากซุปเปอร์โนวาก็เป็นไปได้เพราะการระเบิดนั้นไม่เป็นระเบียบและไม่สมมาตร การระเบิดที่ขยายตัวอย่างสมมาตรอย่างสมบูรณ์ เช่น บอลลูนที่พองตัว จะไม่สร้างคลื่นความโน้มถ่วง ลายเซ็นของคลื่นโน้มถ่วงสามารถบอกนักวิทยาศาสตร์ว่าการระเบิดนั้นถูกบิดเบือนอย่างไรและดาวหมุนเร็วแค่ไหน
คลื่นความโน้มถ่วงอาจเผยให้เห็นฟิสิกส์บางอย่างของสตูว์แปลก ๆ ของนิวตรอนที่ประกอบเป็นดาวโปรโตนิวตรอน ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของดาวฤกษ์ที่มีความหนาแน่นสูงอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งก่อตัวขึ้นในซุปเปอร์โนวา นักวิทยาศาสตร์ต้องการจัดทำรายการความสามารถในการอัดตัวของวัสดุที่อุดมด้วยนิวตรอน — วิธีที่วัสดุถูกบีบอัดและตอบสนองในการยุบตัว โทนี่ เมซซาแคปปา นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชิงคำนวณจากมหาวิทยาลัยเทนเนสซีกล่าวว่า “ลายเซ็นของคลื่นโน้มถ่วงจะมีรอยประทับของความแข็งหรือความนุ่มนวลนี้
มีโอกาสที่ซุปเปอร์โนวาจะยุบตัวลงในสถานะลึกลับยิ่งกว่าเดิม
นั่นคือหลุมดำซึ่งมีสนามโน้มถ่วงที่แรงมากจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลบหนีได้ เมื่อเกิดหลุมดำ การไหลของนิวตริโนจะลดลงอย่างกะทันหัน เนื่องจากเส้นทางทางออกของพวกมันถูกตัดออก เครื่องตรวจจับจะสังเกตเห็น Vagins กล่าวว่า “การได้เห็นช่วงเวลาที่หลุมดำถือกำเนิดขึ้นจะเป็นสิ่งที่น่าตื่นเต้นอย่างยิ่ง”
ในขณะที่นิวตริโนสามารถเป็นเสมือนคำพยากรณ์ของซุปเปอร์โนวา การระเบิดของดาวฤกษ์สามารถเปิดเผยสิ่งต่างๆ มากมายเกี่ยวกับนิวตริโนเองได้ นิวตริโนมีสามประเภท: อิเล็กตรอน มิวออน และเอกภาพ ทั้งหมดมีน้ำหนักเบามากโดยมีมวลน้อยกว่าหนึ่งในล้านของอิเล็กตรอน ( SN: 1/26/13, p. 18 ) แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่านิวตริโนตัวใดในสามตัวที่เบาที่สุด ซุปเปอร์โนวาใกล้เคียงสามารถตอบคำถามนั้นได้
ซุปเปอร์โนวาที่มีฟิสิกส์คลุมเครืออยู่ในใจ มีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับโลก พวกมันเป็นแหล่งกำเนิดขององค์ประกอบหลายอย่างที่ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นในที่สุด เมื่ออายุมากขึ้น พวกมันจะหลอมรวมธาตุที่หนักกว่าและหนักกว่าเข้าด้วยกัน หลอมฮีเลียมจากไฮโดรเจน คาร์บอนจากฮีเลียม และอื่นๆ ขึ้นตารางธาตุเป็นเหล็ก องค์ประกอบเหล่านั้น รวมทั้งบางส่วนที่ถือว่าจำเป็นต่อชีวิต เช่น คาร์บอนและออกซิเจน พ่นออกมาจากภายในของดาวฤกษ์ในการระเบิด
นักฟิสิกส์ Clarence Virtue จาก Laurentian University ในเมือง Sudbury ประเทศแคนาดา กล่าวว่า “ธาตุทั้งหมดที่มีอยู่ ซึ่งอยู่ที่นี่บนโลก ซึ่งหนักกว่าเหล็กอาจเกิดในซุปเปอร์โนวาหรือเหตุการณ์ภัยพิบัติทางดาราศาสตร์อื่นๆ ทอง แพลตตินั่ม และธาตุอื่น ๆ อีกมากมายที่หนักกว่าเหล็กถูกผลิตขึ้นในปฏิกิริยาลูกโซ่ซึ่งนิวตรอนถูกดูดซับอย่างรวดเร็ว เรียกว่ากระบวนการ r ( SN: 5/14/16, p. 9 ) แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงโต้แย้งว่ากระบวนการ r เกิดขึ้นในซุปเปอร์โนวาหรือเมื่อดาวนิวตรอนรวมเข้าด้วยกัน การดึงม่านของซุปเปอร์โนวากลับคืนสามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์แก้ไขข้อพิพาทได้
แม้แต่เหตุผลที่ซุปเปอร์โนวาระเบิดและหว่านเมล็ดเคมีของพวกมันก็ยังเป็นที่ถกเถียงกันอย่างจริงจัง จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของซุปเปอร์โนวามักจะเลือนหายไป ซึ่งบ่งชี้ว่ามีบางอย่างเกิดขึ้นในการระเบิดจริงที่นักวิทยาศาสตร์หายไป คลื่นกระแทกดูเหมือนจะต้องการแรงเตะพิเศษเพื่อทำให้มันออกมาจากดาวฤกษ์และทำให้เกิดการระเบิดที่ส่องสว่าง การจำลองล่าสุดระบุว่าอุ้ปเพิ่มเติมน่าจะมาจากนิวตริโนที่ไหลออกด้านนอก แต่ Mezzacappa กล่าวว่า “สุดท้ายแล้ว เราต้องการข้อสังเกตบางอย่างที่เราสามารถตรวจสอบแบบจำลองของเราได้”
