Quando estrelas de grande massa terminam suas vidas, elas explodem em supernovas monumentais. Em vez disso, a implosão ocorre tão rapidamente que a recuperação e todos os fótons criados durante a mesma são imediatamente engolidos no recém-formado buraco negro. Estimativas sugeriram que até 20% das estrelas que são massivas o suficiente para formar supernovas colapsam diretamente em um buraco negro sem explosão. Essas "supernovas fracassadas" simplesmente desapareceriam do céu, deixando essas previsões aparentemente impossíveis de verificar. Mas um novo artigo explora o potencial de neutrinos, partículas subatômicas que raramente interagem com a matéria normal, podem escapar durante o colapso e serem detectadas, anunciando a morte de um gigante.
Atualmente, apenas uma supernova foi detectada por seus neutrinos. Era a supernova 1987a, uma supernova relativamente próxima que ocorreu na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da nossa. Quando essa estrela explodiu, os neutrinos escaparam da superfície da estrela e alcançaram detectores na Terra três horas antes da onda de choque atingir a superfície, produzindo um brilho visível. No entanto, apesar da enormidade da erupção, apenas 24 neutrinos (ou mais precisamente antineutrinos eletrônicos) foram detectados entre três detectores.
Quanto mais distante um evento, mais seus neutrinos se espalham, o que diminui o fluxo no detector. Com os detectores atuais, a expectativa é que eles sejam grandes o suficiente para detectar eventos de supernovas em torno de 1 a 3 por século, todos originários da Via Láctea e de nossos satélites. Mas, como na maioria das astronomia, o raio de detecção pode ser aumentado com detectores maiores. A geração atual usa detectores com massas da ordem de kilotons de detecção de fluidos, mas os detectores propostos aumentariam isso para megatons, elevando a esfera de detectabilidade para até 6,5 milhões de anos-luz, o que incluiria nosso vizinho mais próximo, a galáxia de Andrômeda . Com essas capacidades aprimoradas, espera-se que os detectores encontrem rajadas de neutrinos da ordem de uma vez por década.
Supondo que os cálculos estejam corretos e que 20% das supernovas implodam diretamente, isso significa que esses detectores gigantescos poderiam detectar 1-2 supernovas com falha por século. Felizmente, isso é ligeiramente aprimorado devido à massa extra da estrela, que aumentaria a energia total do evento e, embora isso não escapasse como luz, corresponderia a um aumento na produção de neutrinos. Assim, a esfera de detecção poderia ser empurrada para potencialmente 13 milhões de anos-luz, o que incorporaria várias galáxias com altas taxas de formação de estrelas e, consequentemente, supernoave.
Enquanto isso coloca o potencial de detecção de supernovas com falha no radar, permanece um problema maior. Digamos que os detectores de neutrinos registrem uma explosão repentina de neutrinos. Com supernovas típicas, essa detecção seria seguida rapidamente com a detecção óptica de uma supernova, mas com uma supernova com falha, o acompanhamento estaria ausente. A explosão de neutrinos é o começo e o fim da história, que inicialmente não poderia definir positivamente tal evento como diferente de outras supernovas, como aquelas que formam estrelas de nêutrons.
Para provocar as diferenças sutis, a equipe modelou as supernovas para examinar as energias e as durações envolvidas. Ao comparar supernovas com falha com as que formam estrelas de nêutrons, eles previram que as explosões de neutrinos com supernova com falha teriam durações mais curtas (~ 1 segundo) do que aquelas que formam estrelas de nêutrons (~ 10 segundos). Além disso, a energia transmitida na colisão que compõe a detecção seria maior para supernovas com falha (até 56 MeV vs 33 MeV). Essa diferença pode potencialmente discriminar entre os dois tipos.
