Astronomía de múltiples mensajeros: ¿cuál es el potencial de la detección simultánea de ondas gravitacionales y neutrinos de una supernova?

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Gracias a los esfuerzos del equipo aLIGO , la astronomía de ondas gravitacionales es una realidad. Al mismo tiempo, los detectores de neutrinos como Hyperkamiokande se están volviendo mucho más sensibles.

Mi pregunta es: ¿cuáles son las perspectivas para la detección pseudo simultánea de ondas gravitacionales y neutrinos de las mismas supernovas? ¿Qué tipo de cosas podríamos aprender de tal evento, tanto sobre supernovas como sobre neutrinos? En particular, ¿cuáles son las perspectivas para estimar la masa de neutrinos?

supernova gravitational-waves neutrinos interferometry Rob Jeffries
fuente
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Puede haber algunas observaciones interesantes posibles, como (a): ¿la forma del pulso de onda gravitacional nos dice algo sobre la "patada" en el colapso asimétrico del núcleo y (b): el pulso presumiblemente no interactúa con nada como deja el núcleo, mientras que algunos de los neutrinos lo hacen, por lo que puede haber algunas propiedades interesantes de la estructura de la estrella que se pueden medir de esta manera. (Ambas ideas basadas en tratamientos de la ciencia pop, así que trátelas con precaución. Y, por supuesto, supongo que las mediciones serán posibles con una sensibilidad lo suficientemente alta.)
Andy
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@Andy Point (a) es especialmente cierto. Nunca mediríamos ondas gravitacionales de una explosión puramente esférica dado que necesita un momento cuadrupolo para producir las ondas. Como tal, cualquier detección de onda que ocurriera necesariamente indicaría que la supernova era asimétrica en algún grado. Con un modelado suficiente, uno podría averiguar cómo debe haber ocurrido la explosión para producir la ola observada.
zephyr
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se @zephyr AFAIK GWs espera de supernovas como es la explosión espera a ser asimétrica. En términos de sensibilidad de detección, los agujeros negros fusionados estaban a> 1 billón de años luz de distancia. Estaba pensando más en términos de una supernova en M31, que podría esperarse en los próximos 20-30 años. Pero si escribes una respuesta que muestre que mi optimismo está fuera de lugar, supongo que lo votaré.
Rob Jeffries
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@RobJeffries En realidad, solo se detectaron 24 neutrinos de 3 observatorios de neutrinos en todo el mundo combinados, Kamiokande 2 solo detectó 11, pero a la derecha, SN 1987A es la única supernova registrada que ha observado neutrinos asociados con ella.
Dean
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La causa del pesimismo de la detección GW de supernovas es que si la supernova está 1000 veces más cerca que las fusiones de agujeros negros, la amplitud GW aumenta en 1000, lo que suena bastante bien, pero hay un problema de eficiencia. En el caso de la fusión de BH, la generación de GW es una vía energética importante, ya que permite que las órbitas decaigan. Cuando se pensó que podría haber una detección de rayos gamma con la fusión BH, se crearon modelos que podrían poner un poco de energía en la luz, pero aun así, muy poca energía se destina a algo que no sea GW. No es así para las supernovas: ponen mucha energía en los neutrinos.
Ken G

Respuestas:

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Este artículo básicamente parece responder a la pregunta. Citan de un estudio anterior:

"Aunque actualmente los detectores de ondas gravitacionales no han detectado CCSNe, los estudios anteriores indican que una red de detectores avanzados puede ser sensible a estas fuentes a la Gran Nube de Magallanes (LMC). Un CCSN sería una fuente ideal de mensajería múltiple para aLIGO y AdV, como se esperarían las contrapartes neutrinas y electromagnéticas de la señal. Las ondas gravitacionales se emiten desde el interior del núcleo de CCSNe, lo que puede permitir la medición de parámetros astrofísicos, como la ecuación de estado (EOS), desde la reconstrucción de la señal de onda gravitacional ".

Como sabemos por SN1987A que los neutrinos de una supernova se pueden detectar en ese rango, parece ser un "sí". La mayor incertidumbre parece ser cuánta energía de onda gravitacional emitiría la supernova y a qué frecuencias, lo que depende de una comprensión relativamente detallada de cómo se mueve exactamente la materia en la explosión, una simulación de la cual se ilustra en el ( bastante impresionante) video en el artículo.

Steve Linton
fuente
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Buen artículo aparte de los comentarios tontos que aparecen BTL.
Rob Jeffries
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@Rob Jeffries: Dios mío, sí. No leí tan lejos
Steve Linton