क्या विस्फोट से कुछ मिनट या घंटे पहले सुपरनोवा बनने के लिए किसी तारे में अवलोकनीय परिवर्तन होते हैं?

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मैं एक विज्ञान कथा उपन्यास लिख रहा हूं, जहां एक जहाज एकल सितारा प्रणाली (एक लाल सुपरजायंट) में फंसे हुए हैं। कथानक बिंदुओं में से एक स्टार कई घंटों में सुपरनोवा बनता जा रहा है, इसलिए ऐसा होने से पहले पात्रों को अपने जहाज को ठीक करना होगा।

मुझे इस बात का बुनियादी ज्ञान है कि यह कैसे काम करता है: परमाणु संलयन से उत्पन्न लोहा कोर में जमा हो जाता है, जब तक कि यह एक बिंदु तक नहीं पहुंचता जब तक लोहे का संलयन शुरू नहीं हो जाता। चूंकि लोहे का संलयन एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया है, इसलिए कोर अब अपने गुरुत्वाकर्षण और बाहरी परतों के दबाव के खिलाफ पर्याप्त ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम नहीं है, इसलिए यह ढह जाता है, और विस्फोट होता है।

मैंने पढ़ा है कि एक बार लोहे का संलयन कोर के अंदर शुरू होने के बाद, मिनटों के भीतर ढह जाता है, कि पतन स्वयं कुछ सेकंड (यहां तक कि एक सेकंड से भी कम) तक रहता है, और यह कि शॉकवेव को सतह तक पहुंचने में कई घंटे लगते हैं। क्या यह सब सही है?

बात यह है कि मुझे अल्पावधि में विस्फोट की भविष्यवाणी करने में सक्षम होने के लिए पात्रों की आवश्यकता है। कुछ घंटे या मिनट भी। यह बहुत अच्छा होगा यदि वे कोर के पतन के बारे में पता कर सकते हैं और एक उलटी गिनती शुरू कर सकते हैं।

तो, क्या इन घटनाओं का कोई बाहरी संकेत है, जैसे कि चमक या रंग में परिवर्तन? क्या लोहे के संलयन के शुरू होने पर, या कोर के ढह जाने पर स्टार स्पेक्ट्रम बदल जाता है? मुझे पता है कि कोर पतन न्यूट्रिनों की एक बड़ी मात्रा उत्पन्न करता है। क्या यह राशि इतनी तीव्र है कि इसका आसानी से पता लगाया जा सकता है? (वह है, भूमिगत सुविधा में एक विशाल डिटेक्टर के बिना)। क्या कोर में लोहे की मात्रा का अनुमान tha स्टार स्पेक्ट्रम और आकार से लगाया जा सकता है, इसलिए पतन के समय के अनुमानित समय की भविष्यवाणी की जा सकती है?

supernova explosion

— अल्फोंसो डे टेरान
स्रोत

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जल्द से जल्द चेतावनी आपको एक आसन्न कोर-पतन सुपरनोवा मिल सकती है, जो न्यूट्रिनों से आएगी क्योंकि वे पदार्थ के साथ बहुत कमजोर रूप से प्रतिक्रिया करते हैं, हालांकि यह भी है कि ऐसे बड़े डिटेक्टरों को अपनी उपस्थिति को मापने की आवश्यकता होती है, इसलिए इसकी पकड़ 22 स्थिति है। EM सुराग वहाँ हैं, लेकिन वे बहुत कम समय पर हैं।

— डीन

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इस प्रश्न का यह विज्ञान शायद इस साइट के लिए ठीक है। हालाँकि, संबंधित कहानी के मुद्दे और सबसे संभावित अनुवर्ती प्रश्न वर्ल्डबिल्डिंग पर अधिक उपयुक्त हो सकते हैं ।

— मकेन

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@ मैकन दरअसल, वर्ल्डबिल्डिंग पर एक बहुत ही संबंधित प्रश्न है कि हम सुपरनोवा को कैसे बुझा सकते हैं? शीर्षक थोड़ा भ्रामक है - यह स्टार को सुपरनोवा में देर से जाने से रोकने के बारे में अधिक है, एक बार शुरू होने के बाद इसे बुझाने या कम करने के बारे में - लेकिन मुझे लगता है कि प्रश्न ओपी के लिए उपयोगी होगा।

— बजे एक CVn

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@ डीन एक जाइगर काउंटर इस मामले में आपके न्यूट्रिनो डिटेक्टर के लिए पर्याप्त होगा। दूसरी ओर, यदि आप बहुत करीब हैं तो बस आपको यह बताने जा रहे हैं कि आप मर चुके हैं: what-if.xkcd.com/73

— लोरेन Pechtel

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@Mehrdad देख physics.stackexchange.com/questions/63558/... लेकिन शायद अधिक विशिष्ट अपने प्रश्न का physics.stackexchange.com/questions/194606/...

— रोब जेफ्रीज

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मुझे लगता है कि आपका सबसे अच्छा दांव स्टार के अंदर परमाणु जलने से उत्पन्न न्यूट्रिनो का पता लगाना होगा (जैसा कि हम सूर्य के लिए करते हैं)। एक बार जब तारा कार्बन-जलने की अवस्था में पहुंच जाता है, तो वह वास्तव में न्यूट्रिनो में फोटॉन की तुलना में अधिक ऊर्जा बाहर निकाल देता है। सिलिकॉन जलने के चरण के दौरान, जो कुछ दिनों तक रहता है और जो पतित लोहे की कोर बनाता है (जो कि एक बार बड़े पैमाने पर गिर जाता है), न्यूट्रिनो प्रवाह कोर पतन से कुछ सेकंड पहले लगभग 10 ⁴⁷ erg / sa तक बढ़ जाता है । ( कोर पतन के दौरान शिखर प्रवाह लगभग 10 ⁵² से 10 ⁵³ erg / s है)। असाकुरा एट अल द्वारा यह पेपर। अनुमान है कि जापानी कामलैंड डिटेक्टर कई सौ पार्स की दूरी पर सितारों के लिए पूर्व-सुपरनोवा न्यूट्रिनो प्रवाह का पता लगा सकता है, और एक कोर-पतन सुपरनोवा की अग्रिम चेतावनी कई घंटे या पहले ही दिन प्रदान करें। चूंकि आपके पात्र तारे के समान प्रणाली में हैं, इसलिए उन्हें न्यूट्रिनोस लेने के लिए बड़े भूमिगत डिटेक्टर की आवश्यकता होगी।

यह कथानक एक पूर्व-सुपरनोवा तारे के लिए समय (असकुरा एट अल 2016 से, ओड्रेस्वोलेक एंड हेगर 2010 और नाकोटाटो एट अल 2013 के लिए) बनाम न्यूट्रिनो ल्यूमिनोसिटी (एंटी-इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के लिए) का एक उदाहरण दिखाता है। कोर पतन t = 0s से शुरू होता है।

विभिन्न प्रकार के न्यूट्रिनों और उनके समय के विकास के लिए ऊर्जा के स्पेक्ट्रम को मापने से, आप शायद इस बात का बहुत अच्छा अंदाजा लगा सकते हैं कि स्टार के साथ कितनी दूर था, विशेष रूप से हम मान सकते हैं कि हमारे पात्रों में हमारे वर्तमान की तुलना में तारकीय विकास के लिए बहुत बेहतर मॉडल हैं। करना। (वे स्टार के द्रव्यमान, रोटेशन दर, शायद एस्ट्रोजिस्मोलॉजी के माध्यम से आंतरिक संरचना आदि के सटीक माप प्राप्त करना चाहते हैं, ताकि तारकीय-विकास मॉडल को ठीक-ठीक किया जा सके; ये सभी चीजें हैं जो वे बहुत आसानी से कर सकते हैं।)

कोर पतन ही न्यूट्रिनो प्रवाह में भारी वृद्धि का संकेत होगा ।

रान्डेल मुनरो के इस "व्हाट इफ़ " लेख का अनुमान है कि कोर-पतन सुपरनोवा से न्यूट्रिनो प्रवाह लगभग 2 एयू की दूरी पर एक इंसान को घातक होगा । जो, जैसा कि वह बताता है, वास्तव में एक सुपरजाइंट स्टार के अंदर हो सकता है, इसलिए आपके चरित्र शायद उससे थोड़ा आगे होंगे। लेकिन यह दर्शाता है कि न्यूट्रिनो प्रवाह आसानी से पता लगाया जा सकता है, और यदि आपके पात्रों को इससे अच्छी तरह से विकिरण विषाक्तता हो सकती है यदि वे 10 एयू से अधिक करीब थे। (बेशक, आप इसे और अधिक सीधे पता लगाना चाहते हैं जब तक आप बीमार महसूस करना शुरू नहीं करते, तब तक चारों ओर इंतजार करना शुरू हो सकता है, क्योंकि झटके की तुलना में इसे स्टार की सतह तक पहुंचने में अधिक समय लग सकता है।) यह सिर्फ घर लाने के लिए है। तथ्य यह है कि उन्हें न्यूट्रिनो का पता लगाने में कोई समस्या नहीं होगी ...।

— पीटर इरविन
स्रोत

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बहुत बढ़िया जवाब! @ ऑलोनसो यह आपके यथार्थवाद को इस तथ्य को दूर करने में मदद कर सकता है कि न्यूट्रिनों का पता लगाने के लिए बेहद मुश्किल है। न्यूट्रिनो का पता लगाने की कुछ सरल रेखाएँ, जो आपके भविष्य की तकनीक के लिए दस गुना बढ़ गई हैं, यथार्थवाद को बेचने में मदद करेंगी कि आप वास्तव में न्यूट्रिनो का पता लगा सकते हैं जैसे कि वर्तमान न्यूट्रिनो डिटेक्टरों (जो बड़े पैमाने पर हैं) जैसी किसी छोटी जगह पर।

— ज़ेफियर

बहुत बहुत धन्यवाद, पीटर। ठीक यही जानकारी मुझे चाहिए।

— अल्फोंसो डे टेरान सेप

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@ ज़ेफियर न्यूट्रिनो डिटेक्टर की मात्रा को आपके द्वारा अपेक्षित न्यूट्रिनो के सापेक्ष प्रवाह से घटाया जा सकता है। न्यूट्रिनो पल्स का निरीक्षण करने के लिए आपको एक बड़े डिटेक्टर की आवश्यकता नहीं है यदि आप उस स्टार के चारों ओर कक्षा में हैं जो उड़ता है।

— रोब जेफ्रीस

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@zephyr मैं जिस पेपर से जुड़ा था, उसके तालिका 6 से, मान लीजिए कि कामलैंड एक स्टार 150 पीसी (48 घंटे के एकीकरण के बाद) के लिए कोर गिरने से 10 घंटे पहले प्री-एसएन फ्लक्स का पता लगा सकता है। स्टार से एक अंतरिक्ष यान 100 एयू के लिए न्यूट्रिनो प्रवाह लगभग 100 बिलियन गुना अधिक है। इसलिए, जैसा कि रोब जेफ्रीज़ ने बताया, आप कमलैंड की तुलना में 100 बिलियन गुना छोटे डिटेक्टर का उपयोग कर सकते हैं। एकीकरण समय को और अधिक व्यावहारिक 1 सेकंड में काटने के लिए, आपको कामलैंड की तुलना में 500,000 गुना छोटे डिटेक्टर की आवश्यकता होती है: लगभग 2 किलोग्राम तरल स्किनकेटर। (कोई बेहतर तकनीक मानकर।)

— पीटर एरविन

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यहां तक कि वास्तविक न्यूट्रॉन डिटेक्टर के बिना, उस न्यूट्रिनो प्रवाह से स्टार को पर्याप्त ऊर्जा जमा हो सकती है कि यह तारों की सतह परतों से पता लगाने योग्य होगा, या अन्य डिटेक्टरों (कम से कम कैमरों, रडार और रेडियो) में विशिष्ट प्रकार के शोर के रूप में दिखा होगा।

— हाइड

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अन्य उत्तर सही हैं; कोर-पतन सुपरनोवा के परिणामस्वरूप न्यूट्रीनो पल्स निश्चित रूप से अपेक्षित है और सतह पर एक शॉकवेव आने से कुछ घंटे पहले होना चाहिए।

$\sim (G \rho)^{-1/2}$ $\rho$ $10M_{\odot}$

एक अन्य संभावना जिसका उल्लेख अब तक नहीं किया गया है वह है गुरुत्वाकर्षण तरंगें। यह मानते हुए कि एक अपेक्षाकृत पोर्टेबल गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टर उपलब्ध था (!) तो आपको कोर पतन काल (एक दूसरे या उससे कम) पर एक तेज गुरुत्वाकर्षण लहर पल्स की भी उम्मीद होगी जो सुपरनोवा ब्लास्ट तरंग को कुछ समय बाद भी बनाए रखेगा।

— रोब जेफरीज़
स्रोत

गुरुत्वाकर्षण तरंग के संबंध में: क्या एक गैर-घूर्णन ढहने वाला तारा गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करेगा? एक और चर्चा से मुझे समझ में आया (शायद गलती से) कि रोटेशन की आवश्यकता थी। क्वाड्रुपोल के साथ कुछ ...

— पीटर -

@ पीटरए। श्नाइडर सुपरनोवा को पूरी तरह से जीडब्ल्यू स्रोत होने की उम्मीद है, क्योंकि वहाँ विषमता होने की उम्मीद है (कोर बहुत तेजी से घूर्णन करेगा - पल्सर देखें)। जैसे। iopscience.iop.org/article/10.1086/381360/fulltext/…

— रोब जेफ्रीस

@ पीटरए.निएडर रियल सुपरनोवा अत्यधिक असममित हो जाता है, तब भी जब उनके पूर्वज गोलाकार सममिति का उच्च स्तर प्रदर्शित करते हैं। यह विषमता गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त हो सकती है, हालांकि मैंने संख्याओं की कमी नहीं की है। इस विषमता के स्रोत का पता लगाना शोध का सक्रिय विषय है।

— कलकस

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जैसा कि डीन ने कहा , सुपरनोवा पूर्वज आमतौर पर पूर्ण कोर पतन, अवशेष गठन और स्टार की बाहरी परतों की अस्वीकृति से पहले न्यूट्रिनो को जारी करते हैं। न्यूट्रिनोस पर ध्यान केंद्रित करने की प्रक्रिया - कुछ इस प्रकार है:

उच्च पर्याप्त घनत्व पर ( $\rho\sim10^9\text{ g/cm}^3$ $e^{-} + p \to n + ν_{e}$ $e^-+p\to n+\nu_e$ $n \to p + e^{-} + {\bar{ν}}_{e}$ $n\to p+e^-+\bar{\nu}_e$
इलेक्ट्रॉन कैप्चर कोर में इलेक्ट्रॉन अध: पतन को कम करता है, जिससे त्वरित कोर पतन होता है। कई सितारों के कोर में डीजेनरेसी दबाव महत्वपूर्ण है, लेकिन बहुत बड़े पैमाने पर सितारों में - लाल अतिरंजित शामिल हैं - यह केवल पतन को रोकने के लिए पर्याप्त नहीं है।
$\sim10^{11}\text{ g/cm}^3$ $\rho\sim4\times10^{11}\text{ g/cm}^3$
$\rho\sim2.5\times10^{14}\text{ g/cm}^3$
न्यूट्रिनोस अभी भी फंसे हुए हैं / तारकीय अवशेष द्वारा लगभग दस सेकंड बाद जारी किए जाते हैं। न्यूट्रिनो जोड़ी का उत्पादन भी तेजी से ठंडा होता है। इनमें से कुछ न्यूट्रिनो शॉकवेव के पुनरुद्धार में योगदान कर सकते हैं।

न्यूट्रीनो कुछ परिस्थितियों में - या संभव दिनों में, सुपरनोवा से प्रकाश से पहले आ सकता है। पूर्व एसएन 1987 ए के लिए मामला था , पहला सुपरनोवा जिसमें से न्यूट्रिनो का पता चला था।

संदर्भ

— HDE 226,868
स्रोत

धन्यवाद, @HDE। यह विस्तृत जवाब मुझे आश्चर्यचकित करता है कि क्या स्टार में कुछ "नए" की शुरूआत के साथ कोर पतन को तेज किया जा सकता है। उपन्यास में, एक अज्ञात शत्रुतापूर्ण विदेशी जहाज के साथ एक लड़ाई है। उस जहाज को निष्क्रिय कर दिया जाता है और तारे की ओर गिरने वाले प्रक्षेपवक्र में डाल दिया जाता है। अगर उस घटना के साथ कोई रास्ता है तो विस्फोट करने के लिए समय कम हो सकता है, यह अधिक नाटक जोड़ देगा (कोर पतन उम्मीद से पहले पात्रों द्वारा पता चला है)। मैं टिप्पणी करता हूं कि गिरने वाला जहाज विदेशी और अज्ञात है, इसलिए एंटीमैटर, विचित्र पदार्थ या जरूरतमंद पानी को शामिल करने के लिए कोई समस्या नहीं है।

— अल्फोंसो डे टेरान सेप

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@ अल्फोंसोडेरतन, यहां तक कि कुछ प्रकार के अनोबेक्टेनियम को मानते हुए, यह विश्वसनीय नहीं है, यहां तक कि एक काल्पनिक वातावरण में भी, कि एक अंतरिक्ष यान के पैमाने पर होने वाली किसी भी चीज का जोड़ पर्याप्त प्रभाव होगा जब अनायास ही एक स्टार में गिर रहा हो। पैमाने में अंतर अभी बहुत विशाल है। इसे ऐसे लिखना कि ऐसा करने से मेरे अविश्वास को लगभग खत्म कर दिया जाता अगर मैं ऐसी कहानी पढ़ रहा होता। यहां तक कि यह मानते हुए कि जहाज एक माइक्रो-ब्लैक होल द्वारा संचालित किया गया था, यह उस समय की विलक्षणता को प्रभावित करने में लगने वाले समय को प्रभावित करेगा जो आप बता रहे हैं कि स्टार की तुलना में लंबा है।

— मकेन

@ AlfonsodeTerán मायकेन बिल्कुल सही है। यदि आपको ऐसा संभव हो तो किसी स्टार के विकास को प्रभावित करने का मौका देने के लिए आपको काफी उन्नत तकनीक की आवश्यकता होगी। इसका प्रभाव रूपक बाल्टी में एक बूंद की तरह होगा।

— एचडीई २२६ HD६

1

1 M_{⊙}

$1M_{\odot}$

1

@ Spike0xff यदि झील सुपरकोल है और बूंद अशुद्ध है तो यह क्रिस्टलीकरण को ट्रिगर कर सकती है। मुझे नहीं लगता कि इस तरह के बदलावों को वास्तविकता में तारकीय कोर में पाया जाता है, लेकिन एसएफ के रूप में नरक से अधिक नरक हो सकता है ...

— पीटर -

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एक सुपरलूमिनस सुपरनोवा (उर्फ़ हाइपरनोवा) अपनी चमक को एक दोहरा शिखर दिखा सकती है और कुछ लोग यह सिद्ध कर रहे हैं कि यह एक सुपरलूमिनस सुपरनोवा का मानदंड हो सकता है, हालाँकि जहाँ तक मुझे पता है कि यह वास्तव में अब तक केवल एक ही मामले में देखा गया है (DES14X3taz)।

वैसे भी, (कम से कम) इस मामले में चमक में प्रारंभिक पर्याप्त वृद्धि हुई थी। फिर चमक कुछ दिनों के लिए (परिमाण के एक जोड़े) को गिरा दिया, फिर प्रारंभिक "टक्कर" की तुलना में काफी तेज हो गया।

संभवत: आपको इसमें शामिल दूरी के बारे में सावधान रहने की आवश्यकता है। प्रकाश का प्रारंभिक फट पहले से ही काफी बड़ा है जब तक कि आपके लोग काफी दूर नहीं हैं, यह पहले से ही उन्हें कुरकुरा भूनने के लिए पर्याप्त होगा।

एक और बिंदु है जो आपके उपन्यास के लिए दिलचस्प हो सकता है। विस्फोट के बाद, आपको जो संभवत: मिलता है वह एक मैग्नेटर है - जो, जैसा कि आप नाम से अनुमान लगाते हैं, एक अत्यंत मजबूत चुंबकीय क्षेत्र वाला एक तारा है - इतना मजबूत, वास्तव में, यह सभी प्रकार के कहर की संभावना है आसपास के क्षेत्र में कुछ भी जो विद्युत गतिविधि से जुड़े कुछ पर निर्भर करता है - न केवल इलेक्ट्रॉनिक्स, बल्कि शायद लोगों की नसों के रूप में भी।

हालांकि यहाँ एक स्पष्ट समस्या है: एक लाल अतिमानव एक "सामान्य" सुपरनोवा के लिए पूर्वज के रूप में सही प्रकार का तारा है। यह शायद एक सुपरलूमिनस सुपरनोवा के पूर्वज के रूप में सही प्रकार नहीं है। सुपरनोवा का पूर्वज आमतौर पर छह या आठ सौर द्रव्यमानों जैसा होता है। एक अतिशयोक्तिपूर्ण सुपरनोवा शायद (केवल कुछ ही ज्ञात हैं, इसलिए इसे सामान्य करना कठिन है) कुछ सौ सौ सौर द्रव्यमान। जारी की ऊर्जा की मात्रा को देखते हुए यह है वैसे भी काफी बड़ा हो सकता है।

संदर्भ: स्मिथ, एट अल (2015)

— जेरी कॉफ़िन
स्रोत