¿Cómo podemos saber si una estrella que es visible en nuestro cielo nocturno se convierte en supernova?

Digamos que hay una estrella a unos 3000 años luz de distancia de la tierra visible en nuestro cielo nocturno. Si esta estrella se convirtiera en supernova mañana (no en relación con el cielo nocturno de la Tierra), lo sabríamos 3000 años después, ya que toda la información tardaría al menos 3000 años en llegar. Al principio, pensé que sería fácil detectar la supernova, ya que podríamos usar telescopios de rayos X u otros métodos indirectos para averiguar la composición de las estrellas y saber si se produjo o no una supernova.

Aún así, desafortunadamente, esta información también viajaría a la velocidad de la luz, causando un retraso en nuestro proceso. Mi pregunta es, ¿cómo podemos saber si las estrellas lejanas se han convertido en supernovas?

Como mencioné aquí , si pudiéramos obtener buenos datos de neutrinos del núcleo de una estrella grande, podríamos estimar cuánto tiempo le queda antes de convertirse en supernova.
Mirar lejos es mirar al pasado.
No solo no podemos saber si se ha convertido en supernova, sino que tampoco podemos decir sin ambigüedades que se convirtió en supernova hace 3.000 años, incluso cuando la luz nos ha alcanzado. El tiempo entre la supernova y ahora que se percibe en el marco de referencia de la Tierra será diferente de la diferencia de tiempo percibida por alguien que se mueve a una fracción significativa de la velocidad de la luz en relación con la Tierra.

Respuestas (2)

No es posible saberlo. La velocidad de la luz es la velocidad de la información. La información "la estrella ha explotado" no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, por lo que no hay forma de saber que una estrella se ha convertido en supernova antes de que nos llegue esa información. Por lo general, las primeras partículas que nos llegan de una supernova son en realidad neutrinos, que pueden escapar del núcleo de la estrella en explosión un poco de tiempo antes de que la onda de choque de la estrella en explosión llegue a la superficie y la supernova se vuelva visible.

Puede ser posible pronosticar una supernova, si (como comenta el anillo PM2) pudiéramos medir los neutrinos de su núcleo antes de que explote. Pero esto sería una predicción, no una observación de una explosión. Y no podemos obtener esos datos con el tipo de detectores de neutrinos en la Tierra.

¿Cuánta advertencia nos darían realmente los neutrinos (suponiendo que tuviéramos la capacidad de detectarlos) antes de que la supernova se hiciera visible? ¿Minutos, horas, días? ¿Cuánta ventaja inicial obtienen?
@James K "no podemos obtener esos datos con el tipo de detectores de neutrinos en la Tierra". En realidad, probablemente podamos, si está dentro de un kpc más o menos. Este documento estima que el detector japonés KamLAND podría recibir una advertencia anticipada de que Betelgeuse se está volviendo SN con varias horas (quizás varias docenas de horas) de anticipación, dependiendo de cosas como la masa y la distancia exactas de la estrella y cuántos reactores nucleares están funcionando en Japón.
Tenga en cuenta que buscar el aumento de las emisiones de neutrinos como pronóstico de una supernova inminente no funcionará para las supernovas de Tipo Ia, ya que no son objetos de colapso del núcleo.
@PeterErwin Podemos obtener la "advertencia de horas" de una supernova. Lo que no podemos obtener es la advertencia de 3000 años, al señalar que la emisión de neutrinos es consistente con la fusión de (quizás) neón y magnesio.
@PeterErwin Cierto, pero para un candidato de Tipo Ia, queremos datos sobre lo que sucede en el exterior de la estrella. Queremos saber qué está pasando con la materia que está acumulando desde su compañero y cómo están evolucionando sus órbitas.
@Roger Hay mucha acción interesante de neutrinos unas horas antes de que se haga visible un colapso del núcleo, pero mi primer comentario fue sobre obtener datos de neutrinos que nos informarían sobre las diversas reacciones en el núcleo de la estrella. Si conoce la masa de la estrella y qué elementos más pesados ​​(como neón, oxígeno y magnesio) se está fusionando, puede hacer una buena estimación de cuánto tiempo le queda antes de que comience a fusionar silicio.
(continuación) Desafortunadamente, nuestros detectores de neutrinos actuales son demasiado toscos e insensibles para obtener ese tipo de datos detallados de neutrinos de estrellas distantes. Ya es bastante difícil detectar los neutrinos solares producidos por diversas reacciones. Aquí hay buena información sobre la producción de neutrinos en estrellas que están fusionando elementos más pesados . Ver también la reacción de PEP
No estoy seguro de esta respuesta. Si bien la información viaja a la velocidad de la luz, no se sabe que las longitudes de los caminos sean iguales. Por ejemplo, esperamos que la luz de la supernova de MRG-M0138 nos alcance cerca de 2037. - Por supuesto, 3000ly está muy lejos para que ocurran este tipo de lentes gravitacionales.
Las lentes de gravedad pueden retrasar, no pueden acortar el camino de la luz. Por lo tanto, no puede permitirle saber si una estrella 3000ly ha explotado, la lente no cambia la respuesta a la pregunta.

Hay muy pocas estrellas visibles a simple vista en el cielo nocturno de la Tierra que se encuentran a 3000 años luz (LY) de la Tierra.

Wikipedia tiene una lista de "estrellas más brillantes" que incluye el Sol y otras 92 estrellas que tienen el mayor brillo aparente visto desde la Tierra.

Cuando ordeno la lista por distancia, encuentro que solo seis están a más de mil años luz de la Tierra, e incluso la estrella más lejana de la lista, Deneb, está "solo" a unos 2615 años luz de la Tierra.

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

También tienen una "lista de estrellas más luminosas que cualquier estrella más cercana". Cada estrella de la lista es más luminosa que cualquier estrella que esté más cerca de la Tierra que ella.

WR 24 se encuentra a 5.000 años luz de la Tierra, y Eta Carinae se encuentra a 7.500 años luz de la Tierra. Todas las demás estrellas de la lista a más de 2.000 años luz de la Tierra no son estrellas a simple vista.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_stars_more_luminous_than_any_closer_star#:~:text=This%20is%20a%20list%20of%20stars%20which%20are,luminous%20star%20with%205%20light-years%20of%20the %20dom.

La lista de las estrellas más luminosas conocidas tiene solo tres a más de 3000 años luz de la Tierra que son visibles a simple vista desde la Tierra, incluida Eta Carinae a 7500 años luz (LY), WR 24 8200 LY y WR 82A a 8200 LY.

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

También tiene una lista secundaria de estrellas notables que son muy luminosas pero menos de 1,000,000 de veces la luminosidad del Sol requerida para la lista principal.

Todas esas estrellas son estrellas a simple vista vistas desde la Tierra y 14 de ellas están al menos a 3.000 años luz de la Tierra.

Los cinco que están más cerca de 3000 LY de la Tierra son:

Omicron 2 Canis Majoris 2800 LY, Upsilon Orionis 2900 LY, Lambda Cephei 3100 LY, Mu Normae 3260 LY y Sigma Cygni 3260 LY.

Las supernovas de tipo II son causadas por el colapso del núcleo de estrellas masivas. Algunos subtipos ocurren en estrellas en el rango de masa de 140 a 250 veces la masa del Sol. Otros subtipos pueden ocurrir en estrellas con rangos de masa más bajos, de 9 a 10 veces la masa del Sol.

Entonces, todas o casi todas las estrellas con 10 veces la masa del Sol deberían convertirse eventualmente en supernovas.

La mayoría de las estrellas de clase espectral B de secuencia principal (clase de luminosidad V) tienen menos de 10 veces la masa del Sol, pero las estrellas de clase espectral B0V y B1V tienen más de 10 veces la masa del Sol.

Las estrellas de la clase espectral O de la secuencia principal (clase de luminosidad V) tienen masas entre 15 y 90 veces la masa del Sol. Son muy raros con un estimado de 20,000 en toda la galaxia Mikly Way.

Las estrellas Wolf-Rayet tienen masas entre 10 y 200 veces la masa del Sol.

Las estrellas gigantes (clase de luminosidad III) suelen tener masas en el rango de 0,3 a 8 veces la masa del Sol, por lo que no se convertirían en supernovas de tipo II.

Las estrellas supergigantes (clase de luminosidad I) suelen tener masas de más de 10 veces la masa del Sol y se convierten en supernovas de tipo II.

Las estrellas hipergigantes (clase de luminosidad 0) tienen masas de más de 25 veces la masa del Sol y se convierten en supernovas de tipo II.

Las cinco estrellas mencionadas anteriormente están más cerca de estar a 3.000 años luz de la Tierra:

Omicron 2 Canis Majoris 2800 LY, Upsilon Orionis 2900 LY, Lambda Cephei 3100 LY, Mu Normae 3260 LY y Sigma Cygni 3260 LY.

¿Deberían convertirse todos en supernovas de tipo II algún día?

Las supernovas de tipo Ia ocurren en sistemas estelares binarios o múltiples donde al menos una de las estrellas es una estrella enana blanca. Si las dos estrellas están lo suficientemente cerca, la enana blanca puede adquirir materia de la otra estrella, lo que eventualmente podría resultar en una explosión de supernova.

Entonces, los astrónomos pueden clasificar qué estrellas deberían convertirse en supernovas y qué sistemas estelares tienen posibilidades de convertirse en supernovas.

Los astrónomos predicen que Betelgeuse, por ejemplo, está a punto de convertirse en una supernova, en algún momento del próximo millón de años más o menos.

Entonces, eventualmente, a medida que se realizan mejores y mejores observaciones y mediciones, y a medida que las teorías de la evolución estelar se vuelven más precisas, los astrónomos deberían poder hacer mejores y mejores predicciones sobre cuándo una estrella candidata a supernova específica se convertirá en una supernova.

Pero las leyes actuales de la física muestran que es imposible que cualquier señal de que una estrella se ha convertido en una supernova llegue a la Tierra más de minutos, horas o días antes de que llegue la luz de la supernova.