Kiedy gwiazdy o wysokiej masie kończą swoje życie, eksplodują w monumentalnych supernowych. Zamiast tego implozja następuje tak szybko, że odbicie i wszystkie wytworzone podczas niej fotony są natychmiast połykane w nowo utworzonej czarnej dziurze. Szacunki sugerują, że aż 20% gwiazd, które są wystarczająco masywne, aby utworzyć supernowe, zapada się bezpośrednio w czarną dziurę bez eksplozji. Te „nieudane supernowe” po prostu zniknęłyby z nieba, pozostawiając takie prognozy pozornie niemożliwe do zweryfikowania. Ale nowy artykuł bada potencjał neutrin, cząstek subatomowych, które rzadko wchodzą w interakcje z normalną materią, mogą uciec podczas zapaści i zostać wykryte, zwiastując śmierć giganta.
Obecnie neutrina wykryły tylko jedną supernową. Była to supernowa 1987a, stosunkowo bliska supernowa, która pojawiła się w Wielkim Obłoku Magellana, naszej galaktyce satelitarnej. Kiedy gwiazda wybuchła, neutrina uciekły z powierzchni gwiazdy i dotarły do detektorów na Ziemi trzy godziny przed falą uderzeniową dotarły do powierzchni, powodując widoczne rozjaśnienie. Jednak pomimo ogromu erupcji między trzema detektorami wykryto tylko 24 neutrina (a ściślej antyneutrina elektronowe).
Im dalej zdarzenie, tym bardziej jego neutrina zostaną rozłożone, co z kolei zmniejsza strumień w detektorze. W przypadku obecnych detektorów oczekuje się, że są one wystarczająco duże, aby wykryć zdarzenia supernowe z częstotliwością 1-3 na wiek, wszystkie pochodzące z Drogi Mlecznej i naszych satelitów. Ale jak w przypadku większości astronomii, promień wykrywania można zwiększyć za pomocą większych detektorów. Obecna generacja wykorzystuje detektory o masie rzędu kilogramów płynu wykrywającego, ale proponowane detektory zwiększyłyby to do megatonów, przesuwając sferę wykrywalności do nawet 6,5 miliona lat świetlnych, co obejmowałoby naszego najbliższego dużego sąsiada, galaktykę Andromeda . Dzięki takim ulepszonym możliwościom detektory powinny wykrywać wyrzuty neutrin rzędu raz na dekadę.
Zakładając, że obliczenia są prawidłowe i że 20% supernowych imploduje bezpośrednio, oznacza to, że takie gigantyczne detektory mogą wykryć 1-2 nieudane supernowe na wiek. Na szczęście jest to nieco ulepszone ze względu na dodatkową masę gwiazdy, która zwiększyłaby całkowitą energię zdarzenia, i chociaż nie uciekłaby jak światło, odpowiadałaby zwiększonej mocy neutrin. W ten sposób sfera wykrywająca mogłaby zostać wypchnięta do potencjalnie 13 milionów lat świetlnych, co obejmowałoby kilka galaktyk o dużych prędkościach formowania się gwiazd, a w konsekwencji supernaczył.
Chociaż stwarza to potencjał wykrywania nieudanych supernowych na radarze, pozostaje większy problem. Powiedz, że detektory neutrin rejestrują nagły wybuch neutrin. W przypadku typowych supernowych wykrycie to następowałoby szybko po wykryciu optycznym supernowej, ale w przypadku nieudanej supernowej obserwacja byłaby nieobecna. Wybuch neutrin jest początkiem i końcem historii, która początkowo nie mogła pozytywnie zdefiniować takiego zdarzenia jako innego niż inne supernowe, takie jak te, które tworzą gwiazdy neutronowe.
Aby wyeliminować subtelne różnice, zespół modelował supernowe w celu zbadania zaangażowanych energii i czasów trwania. Porównując nieudane supernowe z tymi, które tworzą gwiazdy neutronowe, przewidzieli, że nieudane wybuchy neutrin nad supernowych będą miały krótsze czasy (~ 1 sekunda) niż te, które tworzą gwiazdy neutronowe (~ 10 sekund). Dodatkowo energia przekazana w zderzeniu, które składa się na wykrycie, byłaby wyższa dla nieudanych supernowych (do 56 MeV vs 33 MeV). Ta różnica może potencjalnie rozróżnić oba typy.
