Мульти-мессенджерная астрономия: каков потенциал одновременного обнаружения гравитационных волн и нейтрино от сверхновой?

18

Благодаря усилиям команды aLIGO гравитационно-волновая астрономия стала реальностью. В то же время, детекторы нейтрино, такие как Hyperkamiokande , становятся намного более чувствительными.

Мой вопрос: каковы перспективы псевдо-одновременного обнаружения гравитационных волн и нейтрино от одних и тех же сверхновых? Какие вещи мы можем извлечь из такого события, как о сверхновых, так и о нейтрино? В частности, каковы перспективы оценки массы нейтрино?

supernova gravitational-waves neutrinos interferometry Роб Джеффрис
источник
3
Возможны некоторые интересные наблюдения, такие как (а): говорит ли нам форма импульса гравитационной волны о «ударе» при асимметричном коллапсе ядра, и (б): предположительно, импульс не взаимодействует ни с чем, он покидает ядро, в то время как некоторые нейтрино - так, поэтому могут быть некоторые интересные свойства структуры звезды, которые можно измерить таким образом. (Обе идеи, основанные на методах поп-науки, относятся к ним с осторожностью. И, конечно, я предполагаю, что измерения будут возможны при достаточно высокой чувствительности.)
Энди
3
@ Andy Point (а) особенно верно. Мы никогда не будем измерять гравитационные волны от чисто сферического взрыва, учитывая, что вам нужен квадрупольный момент для создания волн. Таким образом, обнаружение любой волны обязательно указывает на то, что сверхновая в некоторой степени асимметрична. При достаточном моделировании можно было бы понять, как именно произошел взрыв, чтобы произвести наблюдаемую волну.
зефир
2
@zephyr AFAIK GW ожидаются от сверхновых, поскольку ожидается, что взрыв будет асимметричным. С точки зрения чувствительности обнаружения, сливающиеся черные дыры были на расстоянии> 1 миллиарда световых лет. Я больше думал о сверхновой в M31, чего можно ожидать в ближайшие ~ 20-30 лет. Но если вы напишите ответ, который показывает, что мой оптимизм неуместен, я думаю, я бы его поддержал.
Роб Джеффрис
2
@RobJeffries На самом деле только 24 нейтрино были обнаружены в 3 нейтринных обсерваториях по всему миру вместе, Камиоканде 2 обнаружил только 11, но ваше право, SN 1987A - единственная зарегистрированная сверхновая, в которой наблюдались нейтрино, связанные с ней.
Дин
4
Причина пессимизма в обнаружении сверхновых в GW заключается в том, что если сверхновая в 1000 раз ближе, чем слияния черных дыр, амплитуда GW возрастает на 1000, что звучит довольно неплохо, но есть проблема эффективности. В случае слияния ЧД генерация ГВ является важным энергетическим путем, который позволяет распадаться орбитам. Когда предполагалось, что может быть обнаружение гамма-лучей с помощью слияния ЧД, были созданы модели, которые могли бы передавать небольшую энергию на свет, но даже очень малая энергия уходит на что-либо, кроме ГВ. Не так для сверхновых - они вкладывают много энергии в нейтрино.
Кен Г

Ответы:

3

Эта статья в основном, кажется, отвечает на вопрос. Они цитируют из более раннего исследования:

«Хотя в настоящее время детекторы гравитационных волн не обнаружили CCSNe, предыдущие исследования показывают, что усовершенствованная сеть детекторов может быть чувствительна к этим источникам вплоть до Большого Магелланова облака (LMC). CCSN будет идеальным источником для нескольких мессенджеров для aLIGO и AdV, как ожидаемые нейтрино и электромагнитные аналоги сигнала. Гравитационные волны испускаются из глубины ядра CCSNe, что может позволить из астрономических параметров, таких как уравнение состояния (EOS), измерить из реконструкции гравитационно-волнового сигнала. "

Поскольку мы знаем из SN1987A, что нейтрино от сверхновой могут быть обнаружены в этом диапазоне, это кажется «да». Самая большая неопределенность, по-видимому, заключается в том, сколько энергии гравитационных волн будет излучать сверхновая и на каких частотах, что зависит от относительно подробного понимания того, как именно материя движется при взрыве, одна из симуляций которой проиллюстрирована в ( довольно круто) видео в статье.

Стив Линтон
источник
1
Хорошая статья кроме дебильных комментариев, которые появляются в BTL.
Роб Джеффрис
1
@Rob Джеффрис: Хорошо, да. Не читал так далеко
Стив Линтон