Hat sich die Neutrino-Produktionsrate im Universum im Laufe der Zeit verändert? Werden jetzt mehr oder weniger gegen die frühen Tage geschaffen?
Wahrscheinlich wurden vor Milliarden von Jahren mehr Neurinos produziert als heute, weil es in jungen Galaxien mehr sehr große Sterne gab. Ich werde die ersten Sekunden nach dem Urknall nicht berühren. Jemand anderes kann, wenn er will, aber nach der Sternentstehung ist es ein überraschend einfaches Problem, es zu lösen.
Neutrinos entstehen hauptsächlich bei Kernreaktionen in Sternen. Große Sterne produzieren weit mehr als kleinere Sterne. Ein Stern mit 10 Sonnenmassen würde ungefähr 10.000 weitere Neutrinos produzieren. Sterne dieser Größe sind ungewöhnlich, weil sie nur etwa 10-15 Millionen Jahre alt sind. Nur etwa 1 von 800 Sternen ist in Bezug auf die Neutrino-Produktion vom B-Typ oder höher, und die meisten davon sind nur wenige Sonnenmassen, die zwischen dem 50- und 500-fachen der Anzahl der Neutrinos produzieren, die unsere Sonne produziert. Sterne mit sehr hohem Neutrino-Gehalt sind so selten, dass sie die Zahlen nicht abwerfen. (Ich ignoriere Supernovae, aber ich komme dazu).
Wenn wir 100 Milliarden Sterne in der Milchstraße schätzen, geben die größeren weitaus mehr Neutrinos ab als unsere Sonne und die kleineren weitaus weniger. Und unsere Sonne gibt 1,79 x 10 ^ 38 Neutrinos pro Sekunde ab. Bei einer sehr schlechten Schätzung geben alle Sterne in der Milchstraße zusammen wahrscheinlich im Bereich von 1 x 10 ^ 49 Neutrinos pro Sekunde ab. Wenn wir herausfinden, dass unsere Sonne groß ist, ergibt sich ein höheres Verhältnis von Neutrino zu Masse als der Durchschnitt, aber nicht enorm mehr. Wieder ignorieren wir Supernovae. Du wirst bald sehen warum.
Also, schlechte Schätzung, 1 x 10 ^ 49 pro Sekunde von allen Sternen in der Galaxie oder 3 x 10 ^ 56 pro Jahr. Oder 1 x 10 ^ 58 in ungefähr 30 Jahren. (Warum interessieren mich 10 ^ 58, fragst du?)
Denn das ist die Anzahl der Neutrinos, die die 1987 beobachtete Typ-II-Supernova freigesetzt hat. Quelle . Eine Nova vom Typ II produziert also die gleiche Anzahl an Neutrinos wie alle Sterne in der Milchstraße, die derzeit in etwa 30 Jahren produzieren, geben oder nehmen.
Die Milchstraße hat schätzungsweise eine Milliarde Neutronensterne und etwa 100 Millionen Schwarze Löcher mit Sternenmasse . Jedes von diesen kann sich nur durch Typ-2-Supernovae bilden. Angesichts des Alters der Milchstraße von ungefähr 13 Milliarden Jahren, wenn wir es herausrechnen, ist das etwa alle 12 Jahre eine Typ-II-Supernovae. Die derzeitige Rate ist viel langsamer, so dass die junge Milchstraße signifikant mehr Typ-2-Supernovae aufwies als derzeit im Durchschnitt, und es wäre konsistent, dass es signifikant mehr große Sterne gab. Selbst mit deutlich weniger kleineren Sternen und Hauptreihensternen sind die großen Sterne und die Typ-II-Nova die klaren Gewinner in der Neutrino-Produktion.
Die aktuelle Supernova-Rate (Typ 1 und II) in der Milchstraße beträgt alle 50 Jahre eine , daher musste die Rate in jungen Jahren um ein Vielfaches höher sein.
Die Peak-Neutrino-Produktion würde mit Peak-Typ-II-Supernova-Explosionen zusammenfallen, die erst etwa 5 bis 15 Millionen Jahre nach der Peak-Bildung sehr großer Sterne auftreten würden. Ich erwähne keine Typ-1-Supernova, weil sie zwar häufiger sind, aber (glaube ich) weit weniger Neutrinos produzieren. Immer noch viel, aber weit weniger als 10 ^ 58, obwohl ich einige Schwierigkeiten hatte, eine bestimmte Zahl zu finden.
Es ist sehr wahrscheinlich, dass junge Spiralgalaxien wie unsere Milchstraße (sehr schlechte Vermutung) zehnmal mehr Neutrinos produzieren als etwa 13 Milliarden Jahre nach ihrer Entstehung. Das wäre also die wahrscheinlichste Antwort. Sobald die Bildung großer Sterne in Galaxien in vollem Gange war, erreichte die Neutrino-Produktion wahrscheinlich ihren Höhepunkt, sei es damals, als das Universum ein paar hundert Millionen Jahre alt war oder ein paar Milliarden, ich weiß nicht, aber die Neutrino-Produktion erreichte wahrscheinlich früh ihren Höhepunkt mit der Bildung vieler große Sterne und begann einen stetigen allmählichen Rückgang nach dem Höhepunkt.
Korrekturen sind willkommen.