Трудный поиск сверхновых звезд
Сверхмассивные звезды заканчивают свой путь монументальным взрывом сверхновой звезды. Но, когда самые массивные из этих монстров умирают, теория предсказывала, что они, возможно, не успевают взорваться - их массивное ядро обрушивается само на себя. Взрыв происходит настолько быстро, что все вещество, а также рожденные фотоны света, сразу же поглощаются в новорожденной черной дыре. Теоретические оценки показали, что около 20% массивных звезд, вместо формирования сверхновой звезды превращаются в черную дыру без взрыва. В результате эти "неудавшиеся" сверхновые просто исчезают с небосклона, и до последнего времени было непонятно, как можно подобную теорию проверить. Однако последняя работа по исследованию потенциала нейтрино, субатомной частицы, которая практически не взаимодействует с материей, показала, что есть некоторая вероятность того, что нейтрино вырвется из черной дыры и наблюдатели смогут его зарегистрировать.
В настоящее время только одна сверхновая была обнаружена с помощью нейтрино. Эта была сверхновая 1987А, находящаяся в Большом Магелановом Облаке. Когда произошел взрыв, нейтрино достигла Земных детекторов на три часа раньше, чем ударная волна света. Однако, несмотря на масштабность события, только 24 нейтрино (точнее электронного антинейтрино) были обнаружены системой из трех детекторов.
Регистрация нейтрино осложняется и расстояниями до объектов - чем дальше происходит взрыв, тем меньше количество нейтрино летящего в телесный угол, и тем меньше вероятность зарегистрировать это событие. Имеющаяся на данный момент система регистрации позволяет обнаруживать около 1-3 событий в сто лет, если взрыв происходит в Млечном пути или ближайших спутниках нашей галактике. Астрономы надеются, что в ближайшее время им удастся улучшить свою систему. И если сейчас объем нейтринных детекторов составляет килотонны, то увеличения регистрирующего объема до мегатонн, позволит наблюдать события в самой крупной с нами соседке, галактике Андромеды. Подобные детекторы смогут регистрировать около 1 события в десятилетие.
Еще одной проблемой в регистрации рождения черной дыры является правильность интерпретации результатов наблюдений. Во время рождения сверхновой, датчики на Земле сначала регистрируют нейтринный всплеск, а затем до Земли доходит оптическое излучение. Если же происходит рождение черной дыры, то датчики регистрируют увеличения потока нейтрино, а затем... все. Регистрация нейтрино - это начало и конец события, и нельзя однозначно ответить, что послужило первоосновой - возникновения черной дыры или рождение нейтронной звезды.
Чтобы обнаружить тонкие различия, команда астрономов создала модель, которая моделирует излучение и длительность во время взрыва сверхновой звезды. Сравнивая полученные расчетные данные с данными по нейтронным звездам, астрономы предсказали, что "неудавшиеся" сверхновые звезды генерируют более короткие нейтринные вспышки (~ 1 сек) по сравнению с нейтронными звездами (~ 10 сек). Кроме того, энергия, переданная в столкновениях для "неудавшихся" сверхновых выше, чем для нейтронных звезд (56 МэВ против 36 МэВ).