Скорость образования нейтрино с течением времени

Вероятно, миллиарды лет назад образовалось больше нейрино, чем сегодня, потому что в молодых галактиках было больше очень крупных звезд. Я не собираюсь касаться первых нескольких секунд после большого взрыва. Кто-то другой может, если захочет, но после звездообразования решить эту проблему на удивление просто.

Нейтрино образуются в основном в ядерных реакциях в звездах. Крупные звезды производят гораздо больше, чем звезды меньшего размера. Звезда с массой в 10 солнечных произвела бы примерно на 10 000 нейтрино больше. Звезды такого размера редкость, потому что они живут всего около 10-15 миллионов лет. Только около 1 из 800 звезд относится к типу B или больше с точки зрения образования нейтрино, и большинство из них имеют массу всего несколько солнечных, производя от 50 до 500 раз больше нейтрино, чем наше Солнце. Звезды, производящие очень большое количество нейтрино, достаточно редки, чтобы не отбрасывать числа. (Я игнорирую сверхновые звезды, но я доберусь до этого).

Если мы оценим 100 миллиардов звезд в Млечном Пути, более крупные испускают гораздо больше нейтрино, чем наше Солнце, а более мелкие — гораздо меньше. А наше Солнце испускает 1,79 x 10^38 нейтрино в секунду. По очень плохой оценке, все звезды Млечного Пути вместе излучают, вероятно, в диапазоне 1 x 10^49 нейтрино в секунду. Предполагая, что наше Солнце, имея большие размеры, испускает большее отношение нейтрино к массе, чем среднее, но не намного больше). Опять же, мы игнорируем сверхновые звезды. Вы скоро увидите, почему.

Итак, плохая оценка, 1 x 10 ^ 49 в секунду от всех звезд в галактике или 3 x 10 ^ 56 в год. Или 1 x 10^58 примерно за 30 лет. (Вы спросите, зачем мне 10^58?)

Потому что именно столько нейтрино испустила сверхновая типа II, наблюдавшаяся в 1987 году. Источник . Таким образом, одна новая типа II производит столько же нейтрино, сколько все звезды Млечного Пути в настоящее время производят примерно за 30 лет, плюс-минус.

В Млечном Пути насчитывается примерно один миллиард нейтронных звезд и около 100 миллионов черных дыр звездной массы . Каждая из них может образовываться только сверхновыми типа 2. Учитывая возраст Млечного Пути, около 13 миллиардов лет, если мы усредним его, это будет одна сверхновая типа II каждые 12 лет или около того. Текущая скорость намного ниже, поэтому в молодом Млечном Пути было значительно больше сверхновых 2-го типа, чем в среднем в настоящее время, и было бы логично, что было бы значительно больше крупных звезд. Даже при значительно меньшем количестве меньших звезд и звезд главной последовательности большие звезды и новые типа II являются явными победителями в производстве нейтрино.

Текущая частота вспышек сверхновых (типа 1 и II) в Млечном пути составляет одну каждые 50 лет , поэтому скорость должна была быть в несколько раз выше, когда галактика была молодой.

Пик производства нейтрино совпал бы с пиком взрывов сверхновых II типа, которые произошли примерно через 5-15 миллионов лет после пика образования очень больших звезд. Я не упоминаю сверхновые типа 1, потому что, хотя сейчас они более распространены, они (я думаю) производят гораздо меньше нейтрино. Все еще много, но намного меньше, чем 10 ^ 58, хотя мне было трудно найти конкретное число.

Очень вероятно, что молодые спиральные галактики, такие как наш Млечный Путь, производят (очень плохое предположение), может быть, в 10 раз больше нейтрино, чем они производят примерно через 13 миллиардов лет после образования, так что это был бы наиболее вероятный ответ. Как только крупное звездообразование в галактиках было в самом разгаре, производство нейтрино, вероятно, достигло своего пика, было ли это, когда Вселенной было несколько сотен миллионов лет или пара миллиардов, я не знаю, но производство нейтрино, вероятно, достигло пика рано, с образованием многих крупных звезд и после пика начался устойчивый постепенный спад.

Поправки приветствуются.