Astronomia multi-messenger: qual é o potencial de detecção simultânea de ondas gravitacionais e neutrinos de uma supernova?

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Graças aos esforços da equipe aLIGO , a astronomia das ondas gravitacionais é uma realidade. Ao mesmo tempo, detectores de neutrinos como o Hyperkamiokande estão se tornando muito mais sensíveis.

Minha pergunta é: quais são as perspectivas para a detecção pseudo-simultânea de ondas gravitacionais e neutrinos das mesmas supernovas? Que tipo de coisa poderíamos aprender com esse evento, tanto sobre supernovas quanto neutrinos? Em particular, quais são as perspectivas para estimar a massa de neutrinos?

supernova gravitational-waves neutrinos interferometry Rob Jeffries
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Pode haver algumas observações interessantes possíveis, como (a): a forma do pulso da onda gravitacional nos diz algo sobre o "chute" no colapso do núcleo assimétrico; e (b): o pulso presumivelmente não interage com nada como ela deixa o núcleo, enquanto alguns neutrinos o fazem, então pode haver algumas propriedades interessantes da estrutura da estrela que podem ser medidas dessa maneira. (Ambas as ideias com base em tratamentos de ciência pop Portanto, tratar com cautela e é claro que eu estou supondo que as medições será possível a sensibilidade suficiente alta..)
Andy
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@ Andy Point (a) é especialmente verdade. Nunca mediríamos ondas gravitacionais de uma explosão puramente esférica, uma vez que você precisa de um momento quadrupolo para produzir as ondas. Como tal, qualquer detecção de onda que ocorresse indicaria necessariamente que a supernova era assimétrica em algum grau. Com modelagem suficiente, é possível descobrir como a explosão deve ter ocorrido para produzir a onda observada.
Zephyr
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@zephyr AFAIK GWs são esperados das supernovas, já que a explosão deve ser assimétrica. Em termos de sensibilidade de detecção, os buracos negros em fusão estavam a um bilhão de anos-luz de distância. Eu estava pensando mais em termos de uma supernova no M31, o que pode ser esperado nos próximos 20 a 30 anos. Mas se você escrever uma resposta que mostre que meu otimismo está fora de lugar, acho que eu a aprovaria.
Rob Jeffries
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@RobJeffries Na verdade, apenas 24 neutrinos foram detectados em 3 observatórios de neutrinos ao redor do mundo juntos, o Kamiokande 2 detectou apenas 11, mas o SN 1987A é o único supernova registrado a ter observado neutrinos associados a ele.
Dean
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A causa do pessimismo na detecção de supernovas por GW é que, se a supernova estiver 1000 vezes mais próxima do que as fusões de buracos negros, a amplitude de GW aumentará em 1000, o que soa muito bem, mas há um problema de eficiência. No caso da fusão de BH, a geração de GW é um importante caminho de energia, permitindo que as órbitas se deteriorem. Quando se pensou que poderia haver uma detecção de raios gama com a fusão BH, foram criados modelos que poderiam colocar pouca energia na luz, mas mesmo assim muito pouca energia entra em algo que não seja GWs. Não é o caso da supernova - eles colocam muita energia nos neutrinos.
Ken G

Respostas:

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Este artigo basicamente parece responder à pergunta. Eles citam um estudo anterior:

"Embora nenhum CCSNe tenha sido detectado atualmente por detectores de ondas gravitacionais, estudos anteriores indicam que uma rede avançada de detectores pode ser sensível a essas fontes na Grande Nuvem de Magalhães (LMC). Um CCSN seria uma fonte ideal para vários mensageiros para o aLIGO e AdV, como seria esperado o equivalente de neutrino e eletromagnético ao sinal.As ondas gravitacionais são emitidas do interior do núcleo do CCSNe, o que pode permitir que parâmetros astrofísicos, como a equação de estado (EOS), sejam medidos a partir da reconstrução do sinal da onda gravitacional ".

Como sabemos pelo SN1987A que os neutrinos de uma supernova podem ser detectados nesse intervalo, isso parece ser um "sim". A maior incerteza parece ser quanta energia de onda gravitacional seria emitida pela supernova e em que frequências, o que depende de uma compreensão relativamente detalhada de exatamente como a matéria se move na explosão, cuja simulação é ilustrada na ( bastante impressionante) vídeo no artigo.

Steve Linton
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Bom artigo, além dos comentários idiotas que aparecem no BTL.
Rob Jeffries
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@ Rob Jeffries: Bom pesar sim. Não leu tão longe
Steve Linton