Astronomia multi-messenger: qual è il potenziale di rilevamento simultaneo di onde gravitazionali e neutrini da una supernova?


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Grazie agli sforzi del team di aLIGO , l'astronomia delle onde gravitazionali è una realtà. Allo stesso tempo, i rivelatori di neutrini come Hyperkamiokande stanno diventando molto più sensibili.

La mia domanda è: quali sono le prospettive per il rilevamento pseudo-simultaneo di onde gravitazionali e neutrini dalle stesse supernovae? Che tipo di cose possiamo imparare da un simile evento, sia sulle supernovae che sui neutrini? In particolare, quali sono le prospettive per stimare la massa di neutrini?


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Potrebbero esserci alcune interessanti osservazioni possibili, come (a): la forma dell'impulso dell'onda gravitazionale ci dice qualcosa sul "calcio" nel collasso del nucleo asimmetrico, e (b): l'impulso presumibilmente non interagisce con nulla come lascia il nucleo, mentre alcuni dei neutrini lo fanno, quindi potrebbero esserci alcune proprietà interessanti della struttura della stella che possono essere misurate in questo modo. (Entrambe le idee basate su trattamenti di scienze pop quindi trattano con cautela. E, naturalmente, presumo che le misurazioni saranno possibili con una sensibilità abbastanza elevata.)
Andy,

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@Andy Point (a) è particolarmente vero. Non misureremmo mai le onde gravitazionali da un'esplosione puramente sferica dato che è necessario un momento quadrupolo per produrre le onde. Pertanto, qualsiasi rilevazione di onde verificatasi indicherebbe necessariamente che la supernova era in qualche modo asimmetrica. Con una modellazione sufficiente, si potrebbe probabilmente capire come deve essere avvenuta l'esplosione per produrre l'onda osservata.
zefiro,

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@zephyr AFAIK GWs sono attesi dalle supernove poiché l'esplosione dovrebbe essere asimmetrica. In termini di sensibilità di rilevamento, i buchi neri che si univano erano lontani> 1 miliardo di anni luce. Stavo pensando di più in termini di una supernova in M31, che potrebbe essere prevista nei prossimi 20-30 anni. Ma se scrivi una risposta che dimostra che il mio ottimismo è fuori posto, immagino che lo voterei.
Rob Jeffries,

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@RobJeffries In realtà sono stati rilevati solo 24 neutrini da 3 osservatori di neutrini in tutto il mondo combinati, Kamiokande 2 ne ha rilevati solo 11, ma il tuo diritto, SN 1987A è l'unico supernova registrato ad aver osservato neutrini associati ad esso.
Decano del

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La causa del pessimismo del rilevamento GW delle supernovae è che se la supernova è 1000 volte più vicina delle fusioni del buco nero, l'ampiezza del GW aumenta di 1000, il che suona piuttosto bene, ma c'è un problema di efficienza. Nel caso della fusione di BH, la generazione di GW è un importante percorso energetico, che consente il decadimento delle orbite. Quando si pensava che ci potesse essere un rilevamento di raggi gamma con la fusione BH, sono stati creati modelli che potevano mettere in luce una piccola energia, ma anche così poca energia entra in qualcosa di diverso dai GW. Non così per le supernova: hanno messo molta energia nei neutrini.
Ken G

Risposte:


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Questo articolo sembra sostanzialmente rispondere alla domanda. Citano da uno studio precedente:

"Sebbene nessun CCSNe sia stato attualmente rilevato dai rivelatori di onde gravitazionali, studi precedenti indicano che una rete di rivelatori avanzata potrebbe essere sensibile a queste fonti verso la Grande Magellanic Cloud (LMC). Un CCSN sarebbe una fonte multi-messenger ideale per aLIGO e AdV, come ci si aspetterebbe dal neutrino e dalle controparti elettromagnetiche del segnale. Le onde gravitazionali vengono emesse dal profondo del nucleo del CCSNe, il che può consentire di misurare parametri astrofisici, come l'equazione di stato (EOS), dalla ricostruzione del segnale delle onde gravitazionali. "

Dal momento che sappiamo da SN1987A che i neutrini di una supernova possono essere rilevati a quell'intervallo, quello sembra essere un "sì". La maggiore incertezza sembra essere la quantità di energia delle onde gravitazionali emessa dalla supernova e a quali frequenze, che dipende da una comprensione relativamente dettagliata di come la materia si muove nell'esplosione, una simulazione della quale è illustrata nel piuttosto fantastico) video nell'articolo.


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Buon articolo a parte i commenti moronici che appaiono BTL.
Rob Jeffries,

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@Rob Jeffries: buon dolore sì. Non ho letto così lontano
Steve Linton il
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