Multi-Messenger-Astronomie: Welches Potenzial bietet die gleichzeitige Detektion von Gravitationswellen und Neutrinos aus einer Supernova?

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Dank der Bemühungen des aLIGO- Teams ist Gravitationswellenastronomie Realität. Gleichzeitig werden Neutrinodetektoren wie Hyperkamiokande immer empfindlicher.

Meine Frage ist: Wie sind die Aussichten für den pseudo-simultanen Nachweis von Gravitationswellen und Neutrinos aus denselben Supernovae? Was könnten wir aus einem solchen Ereignis lernen, sowohl über Supernovae als auch über Neutrinos? Welche Perspektiven bestehen insbesondere für die Abschätzung der Neutrinomasse?

supernova gravitational-waves neutrinos interferometry Rob Jeffries
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Es könnten einige interessante Beobachtungen möglich sein, wie (a): sagt die Form des Gravitationswellenimpulses etwas über den "Kick" beim asymmetrischen Kernkollaps aus, und (b): der Impuls interagiert vermutlich nicht mit irgendetwas wie es verlässt den Kern, während einige der Neutrinos dies tun, so dass es einige interessante Eigenschaften der Sternstruktur geben kann, die auf diese Weise gemessen werden können. (Beide Ideen, die auf popwissenschaftlichen Behandlungen basieren, sind daher mit Vorsicht zu genießen. Und natürlich gehe ich davon aus, dass Messungen mit ausreichend hoher Empfindlichkeit möglich sind.)
Andy,
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@ Andy Point (a) ist besonders wahr. Wir würden niemals Gravitationswellen aus einer rein kugelförmigen Explosion messen, vorausgesetzt, Sie benötigen einen Quadrupol-Moment, um die Wellen zu erzeugen. Als solches würde jede auftretende Wellendetektion notwendigerweise anzeigen, dass die Supernova zu einem gewissen Grad asymmetrisch war. Mit einer ausreichenden Modellierung könnte man möglicherweise herausfinden, wie die Explosion passiert sein muss, um die beobachtete Welle zu erzeugen.
Zephyr
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@zephyr AFAIK GWs werden von Supernovae erwartet, da die Explosion voraussichtlich asymmetrisch ist. In Bezug auf die Nachweisempfindlichkeit waren die verschmelzenden Schwarzen Löcher> 1 Milliarde Lichtjahre entfernt. Ich dachte mehr an eine Supernova in M31, die in den nächsten 20-30 Jahren erwartet werden könnte. Aber wenn Sie eine Antwort schreiben, die zeigt, dass mein Optimismus fehl am Platz ist, würde ich sie wohl befürworten.
Rob Jeffries
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@RobJeffries Tatsächlich wurden nur 24 Neutrinos von 3 Neutrino-Observatorien auf der ganzen Welt nachgewiesen, Kamiokande 2 hat nur 11 nachgewiesen, aber rechts von Ihnen, SN 1987A ist die einzige aufgezeichnete Supernova, die damit verbundene Neutrinos beobachtet hat.
Dean
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Der Grund für den Pessimismus der GW-Erkennung von Supernovae liegt darin, dass die GW-Amplitude um 1000 ansteigt, wenn die Supernova 1000-mal näher als die Schwarzloch-Fusionen ist, was ziemlich gut klingt, aber es gibt ein Effizienzproblem. Im Falle einer BH-Fusion ist die Erzeugung von GW ein wichtiger Energiepfad, über den die Umlaufbahnen zerfallen können. Als angenommen wurde, dass es bei der BH-Fusion zu einer Gammastrahlendetektion kommen könnte, wurden Modelle entwickelt, die zwar etwas Energie in Licht umwandeln können, aber dennoch nur sehr wenig Energie in etwas anderes als GWs fließt. Nicht so bei Supernova - sie stecken viel Energie in Neutrinos.
Ken G

Antworten:

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Dieser Artikel scheint im Grunde die Frage zu beantworten. Sie zitieren aus einer früheren Studie:

"Obwohl bisher noch kein CCSN von Gravitationswellendetektoren detektiert wurde, deuten frühere Studien darauf hin, dass ein fortschrittliches Detektornetz für diese Quellen bis hin zur Large Magellanic Cloud (LMC) empfindlich sein könnte. Ein CCSN wäre eine ideale Multi-Messenger-Quelle für aLIGO und AdV als Neutrino- und elektromagnetische Entsprechung zum Signal zu erwarten sind.Die Gravitationswellen werden tief im Inneren des CCSNe emittiert, wodurch astrophysikalische Parameter wie die Zustandsgleichung (EOS) aus der Rekonstruktion gemessen werden können des Gravitationswellensignals. "

Da wir aus SN1987A wissen, dass Neutrinos aus einer Supernova in diesem Bereich nachgewiesen werden können, scheint dies ein "Ja" zu sein. Die größte Unsicherheit scheint zu sein, wie viel Gravitationswellenenergie von der Supernova emittiert werden würde und mit welchen Frequenzen, was von einem relativ detaillierten Verständnis der genauen Bewegung der Materie in der Explosion abhängt, von der eine Simulation in ( ziemlich genial) video im artikel.

Steve Linton
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Guter Artikel abgesehen von den schwachsinnigen Kommentaren, die BTL erscheinen.
Rob Jeffries
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@ Rob Jeffries: Guter Kummer ja. Ich habe nicht so weit gelesen
Steve Linton