Quando le stelle di massa finiscono la loro vita, esplodono in monumentali supernove. Invece, l'implosione avviene così rapidamente, che il rimbalzo e tutti i fotoni creati durante esso, vengono immediatamente ingeriti nel buco nero appena formato. Le stime hanno suggerito che fino al 20% delle stelle che sono abbastanza massicce da formare supernovae collassano direttamente in un buco nero senza un'esplosione. Queste "supernovae fallite" scomparirebbero semplicemente dal cielo lasciando tali previsioni apparentemente impossibili da verificare. Ma un nuovo documento esplora il potenziale dei neutrini, particelle subatomiche che raramente interagiscono con la materia normale, potrebbero sfuggire durante il crollo e essere rilevate, annunciando la morte di un gigante.
Attualmente, solo una supernova è stata rilevata dai suoi neutrini. Questa era la supernova del 1987a, una supernova relativamente vicina che si verificò nella Grande Nuvola Magellanica, una galassia satellite per conto nostro. Quando questa stella esplose, i neutrini fuggirono dalla superficie della stella e raggiunsero i rivelatori sulla Terra tre ore prima che l'onda d'urto raggiungesse la superficie, producendo un illuminante visibile. Tuttavia, nonostante l'enormità dell'eruzione, solo 24 neutrini (o più precisamente, anti-neutrini elettronici), sono stati rilevati tra tre rivelatori.
Più è lontano un evento, più i suoi neutrini saranno sparsi, il che a sua volta diminuisce il flusso sul rivelatore. Con gli attuali rilevatori, l'aspettativa è che siano abbastanza grandi da rilevare eventi di supernovae intorno a un tasso di 1-3 per secolo, tutti provenienti dalla Via Lattea e dai nostri satelliti. Ma come con la maggior parte dell'astronomia, il raggio di rilevamento può essere aumentato con rivelatori più grandi. L'attuale generazione utilizza rilevatori con masse dell'ordine dei chilotoni di rilevamento del fluido, ma i rivelatori proposti aumenterebbero questo a megatoni, spingendo la sfera di rilevabilità fino a 6,5 milioni di anni luce, che includerebbe il nostro vicino più grande, la galassia di Andromeda . Con tali capacità potenziate, ci si aspetterebbe che i rivelatori trovino esplosioni di neutrini nell'ordine di una volta per decennio.
Supponendo che i calcoli siano corretti e che il 20% delle supernova implichi direttamente, ciò significa che tali rilevatori giganteschi potrebbero rilevare 1-2 supernove fallite al secolo. Fortunatamente, questo è leggermente migliorato a causa della massa extra della stella, che renderebbe più alta l'energia totale dell'evento e, sebbene ciò non sfuggirebbe alla luce, corrisponderebbe a un aumento dell'uscita del neutrino. Pertanto, la sfera di rilevamento potrebbe essere espulsa potenzialmente a 13 milioni di anni luce, il che incorporerebbe diverse galassie con alti tassi di formazione stellare e, di conseguenza, supernove.
Mentre questo mette il potenziale per il rilevamento di supernovae fallite sul radar, rimane un problema più grande. Supponiamo che i rivelatori di neutrini registrino un improvviso scoppio di neutrini. Con le supernovae tipiche, questo rilevamento verrebbe rapidamente seguito con il rilevamento ottico di una supernova, ma con una supernova guasta il follow-up sarebbe assente. L'esplosione di neutrini è l'inizio e la fine della storia, che inizialmente non potrebbe definire positivamente un evento diverso da altre supernove, come quelle che formano stelle di neutroni.
Per prendere in giro le sottili differenze, il team ha modellato le supernovae per esaminare le energie e le durate coinvolte. Nel confrontare le supernovae fallite con quelle che formano stelle di neutroni, hanno predetto che i lampi di neutrino supernovae falliti avrebbero una durata più breve (~ 1 secondo) rispetto a quelle che formano stelle di neutroni (~ 10 secondi). Inoltre, l'energia impartita nella collisione che costituisce il rilevamento sarebbe maggiore per le supernovae fallite (fino a 56 MeV contro 33 MeV). Questa differenza potrebbe potenzialmente discriminare tra i due tipi.
