Tasa de producción de neutrinos a lo largo del tiempo

Probablemente se produjeron más Neurinos hace miles de millones de años que hoy porque había más estrellas muy grandes en las galaxias jóvenes. No voy a tocar los primeros segundos después del Big Bang. Alguien más puede hacerlo si quiere, pero después de la formación de estrellas, es un problema sorprendentemente simple de resolver.

Los neutrinos se producen principalmente en reacciones nucleares en las estrellas. Las estrellas grandes producen mucho más que las estrellas más pequeñas. Una estrella con 10 masas solares produciría, muy aproximadamente, unos 10.000 neutrinos más. Las estrellas de ese tamaño son poco comunes porque solo viven entre 10 y 15 millones de años. Solo alrededor de 1 de cada 800 estrellas son de tipo B o más en términos de producción de neutrinos y la mayoría de ellas son solo unas pocas masas solares, produciendo entre 50 y 500 veces la cantidad de neutrinos que produce nuestro sol. Las estrellas productoras de neutrinos muy altas son lo suficientemente raras como para no desequilibrar los números. (Estoy ignorando las supernovas, pero llegaré a eso).

Si estimamos 100 mil millones de estrellas en la vía láctea, las más grandes emiten muchos más neutrinos que nuestro sol y las más pequeñas, muchos menos. Y nuestro sol emite 1,79 x 10^38 neutrinos por segundo. Haciendo una estimación muy mala, todas las estrellas de la Vía Láctea juntas emiten probablemente en el rango de 1 x 10 ^ 49 neutrinos por segundo. Suponiendo que nuestro sol, siendo de gran tamaño, emite más neutrino a relación de masa que el promedio, pero no mucho más). Nuevamente, estamos ignorando las supernovas. Verás por qué pronto.

Entonces, mala estimación, 1 x 10 ^ 49 por segundo de todas las estrellas de la galaxia, o 3 x 10 ^ 56 por año. O 1 x 10^58 en unos 30 años. (¿Por qué me importa 10 ^ 58, preguntas?)

Porque esa es la cantidad de neutrinos que liberó la supernova tipo II observada en 1987. fuente _ Entonces, una nova de tipo II produce la misma cantidad de neutrinos que todas las estrellas en la vía láctea producen actualmente en aproximadamente 30 años, más o menos.

La vía láctea tiene un estimado de mil millones de estrellas de neutrones y alrededor de 100 millones de agujeros negros de masa estelar . Cada uno de ellos solo puede formarse mediante supernovas de tipo 2. Dada la edad de la Vía Láctea, alrededor de 13 mil millones de años, si hacemos un promedio, eso es una supernova de tipo II cada 12 años más o menos. El ritmo actual es mucho más lento, por lo que la Vía Láctea joven tenía significativamente más supernovas de tipo 2 que el promedio actual, y sería coherente que hubiera muchas más estrellas grandes. Incluso con un número significativamente menor de estrellas de secuencia principal y más pequeñas, las estrellas grandes y las nova de tipo II son las claras ganadoras en la producción de neutrinos.

La tasa actual de supernovas (Tipo 1 y II) en la vía láctea es una cada 50 años , por lo que la tasa tuvo que ser varias veces mayor cuando la galaxia era joven.

El pico de producción de neutrinos coincidiría con el pico de las explosiones de supernovas de tipo II, que solo ocurriría entre 5 y 15 millones de años después del pico de formación de estrellas muy grandes. No menciono la supernova Tipo 1 porque, aunque ahora son más comunes, (creo) producen muchos menos neutrinos. Todavía mucho, pero mucho menos de 10 ^ 58, aunque tuve algunas dificultades para encontrar un número específico.

Es muy probable que las galaxias espirales jóvenes como nuestra Vía Láctea produzcan (una muy mala suposición), tal vez 10 veces más neutrinos de los que producen unos 13 mil millones de años después de su formación, por lo que esa sería la respuesta más probable. Una vez que la formación de estrellas grandes en las galaxias estaba en marcha, la producción de neutrinos probablemente alcanzó su punto máximo, ya sea cuando el universo tenía unos cientos de millones de años o un par de miles de millones, no lo sé, pero la producción de neutrinos probablemente alcanzó su punto máximo temprano con la formación de muchos grandes estrellas y comenzó un declive gradual constante después del pico.

Correcciones bienvenidas.