Astronomia wielu posłańców: jaki jest potencjał jednoczesnego wykrywania fal grawitacyjnych i neutrin z supernowej?

18

Dzięki staraniom zespołu aLIGO astronomia fal grawitacyjnych jest rzeczywistością. Jednocześnie detektory neutrin, takie jak Hyperkamiokande, stają się znacznie bardziej czułe.

Moje pytanie brzmi: jakie są perspektywy pseudo-jednoczesnego wykrywania fal grawitacyjnych i neutrin z tych samych supernowych? Czego moglibyśmy się nauczyć z takiego wydarzenia, zarówno o supernowych, jak i neutrinach? W szczególności jakie są perspektywy oszacowania masy neutrin?

supernova gravitational-waves neutrinos interferometry Rob Jeffries
źródło
3
Możliwe mogą być interesujące obserwacje, takie jak (a): czy kształt impulsu fali grawitacyjnej mówi nam coś o „kopnięciu” w asymetrycznym zapadaniu się rdzenia, i (b): przypuszczalnie puls nie wchodzi w interakcje z niczym, opuszcza jądro, podczas gdy niektóre neutrina tak, więc mogą istnieć pewne interesujące właściwości struktury gwiazdy, które można zmierzyć w ten sposób. (Oba pomysły oparte na zabiegach pop-science, więc traktuj je ostrożnie. I oczywiście zakładam, że pomiary będą możliwe przy wystarczająco wysokiej czułości.)
Andy
3
@Andy Point (a) jest szczególnie prawdziwe. Nigdy nie mierzymy fal grawitacyjnych z czysto kulistej eksplozji, biorąc pod uwagę, że potrzebujesz kwadrupolowego momentu do wytworzenia fal. Jako takie, każde wykrycie fali koniecznie wskazywałoby, że supernowa była do pewnego stopnia asymetryczna. Przy wystarczającym modelowaniu można by zorientować się, jak musiała nastąpić eksplozja, aby wytworzyć obserwowaną falę.
zephyr
2
@zephyr AFAIK GWs są oczekiwane od supernowych, ponieważ oczekuje się, że wybuch będzie asymetryczny. Pod względem czułości wykrywania łączące się czarne dziury znajdowały się w odległości> 1 miliarda lat świetlnych. Myślałem bardziej w kategoriach supernowej w M31, czego można się spodziewać w ciągu najbliższych ~ 20-30 lat. Ale jeśli napiszesz odpowiedź, która pokazuje, że mój optymizm jest niewłaściwy, to chyba poparłbym to.
Rob Jeffries
2
@RobJeffries W rzeczywistości wykryto tylko 24 neutrina z 3 obserwatoriów neutrin na całym świecie łącznie, Kamiokande 2 wykryło tylko 11, ale masz rację, SN 1987A jest jedyną zarejestrowaną supernową, która zaobserwowała związane z nią neutrina.
Dziekan
4
Powodem pesymizmu wykrywania GW supernowych jest to, że jeśli supernowa jest 1000 razy bliżej niż fuzja czarnej dziury, amplituda GW wzrasta o 1000, co brzmi całkiem nieźle, ale jest problem z wydajnością. W przypadku fuzji BH wytwarzanie GW jest ważnym szlakiem energetycznym, umożliwiającym rozpad orbit. Kiedy przypuszczano, że może nastąpić wykrycie promieniowania gamma przy połączeniu BH, powstały modele, które mogą wpuszczać niewielką ilość energii do światła, ale nawet tak mało energii trafia do czegokolwiek innego niż GW. Nie w przypadku supernowych - wkładają dużo energii w neutrina.
Ken G

Odpowiedzi:

3

Artykuł wydaje się zasadniczo odpowiadać na pytanie. Cytują z wcześniejszych badań:

„Chociaż detektory fal grawitacyjnych nie wykrywają obecnie żadnego CCSNe, wcześniejsze badania wskazują, że zaawansowana sieć detektorów może być wrażliwa na te źródła aż do dużej chmury magellanicznej (LMC). CCSN byłby idealnym źródłem wielu komunikatorów dla aLIGO i AdV, ponieważ można by oczekiwać neutrino i elektromagnetycznych odpowiedników sygnału. Fale grawitacyjne są emitowane z głębi rdzenia CCSNe, co może pozwolić na pomiar parametrów astrofizycznych, takich jak równanie stanu (EOS), z rekonstrukcji sygnału fali grawitacyjnej. ”

Ponieważ wiemy z SN1987A, że neutrina z supernowej można wykryć w tym zakresie, wydaje się to być „tak”. Największą niepewnością wydaje się być to, ile energii fali grawitacyjnej zostanie wyemitowane przez supernową i przy jakich częstotliwościach, co zależy od względnie szczegółowego zrozumienia dokładnie, w jaki sposób materia porusza się w eksplozji, której jedną symulację ilustruje ( raczej niesamowite) wideo w artykule.

Steve Linton
źródło
1
Dobry artykuł oprócz kretyńskich komentarzy, które pojawiają się BTL.
Rob Jeffries
1
@Rob Jeffries: Dobry smutek tak. Nie przeczytałem tak daleko
Steve Linton