Cuando las estrellas de gran masa terminan sus vidas, explotan en supernovas monumentales. En cambio, la implosión ocurre tan rápidamente, que el rebote y todos los fotones creados durante el mismo, se tragan inmediatamente en el agujero negro recién formado. Las estimaciones han sugerido que hasta el 20% de las estrellas que son lo suficientemente masivas como para formar supernovas colapsan directamente en un agujero negro sin una explosión. Estas "supernovas fallidas" simplemente desaparecerían del cielo dejando tales predicciones aparentemente imposibles de verificar. Pero un nuevo artículo explora el potencial de los neutrinos, partículas subatómicas que rara vez interactúan con la materia normal, podrían escapar durante el colapso y ser detectadas, anunciando la muerte de un gigante.
Actualmente, solo una supernova ha sido detectada por sus neutrinos. Esta fue la supernova 1987a, una supernova relativamente cercana que ocurrió en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia satélite a la nuestra. Cuando esta estrella explotó, los neutrinos escaparon de la superficie de la estrella y llegaron a los detectores en la Tierra tres horas antes de que la onda de choque alcanzara la superficie, produciendo un brillo visible. Sin embargo, a pesar de la magnitud de la erupción, solo se detectaron 24 neutrinos (o más precisamente, antineutrinos electrónicos) entre tres detectores.
Cuanto más lejos esté un evento, más se distribuirán sus neutrinos, lo que a su vez disminuye el flujo en el detector. Con los detectores actuales, la expectativa es que sean lo suficientemente grandes como para detectar eventos de supernovas en torno a una tasa de 1-3 por siglo, todos originados dentro de la Vía Láctea y nuestros satélites. Pero como con la mayoría de la astronomía, el radio de detección se puede aumentar con detectores más grandes. La generación actual usa detectores con masas del orden de kilotones de fluido de detección, pero los detectores propuestos aumentarían esto a megatones, llevando la esfera de detectabilidad hasta 6.5 millones de años luz, lo que incluiría a nuestro vecino más cercano, la galaxia de Andrómeda. . Con tales capacidades mejoradas, se esperaría que los detectores encontraran explosiones de neutrinos del orden de una vez por década.
Asumiendo que los cálculos son correctos y que el 20% de las supernovas implosionan directamente, esto significa que detectores gigantes podrían detectar 1-2 supernovas fallidas por siglo. Afortunadamente, esto se ve ligeramente mejorado debido a la masa extra de la estrella, lo que aumentaría la energía total del evento, y aunque esto no escaparía como luz, correspondería a una mayor producción de neutrinos. Por lo tanto, la esfera de detección podría extenderse a potencialmente 13 millones de años luz, lo que incorporaría varias galaxias con altas tasas de formación de estrellas y, en consecuencia, supernove.
Si bien esto pone el potencial de detección de supernovas fallidas en el radar, sigue existiendo un problema mayor. Digamos que los detectores de neutrinos registran una explosión repentina de neutrinos. Con las supernovas típicas, esta detección se seguiría rápidamente con la detección óptica de una supernova, pero con una supernova fallida, el seguimiento estaría ausente. El estallido de neutrinos es el comienzo y el final de la historia, que inicialmente no pudo definir positivamente tal evento como diferente de otras supernovas, como las que forman estrellas de neutrones.
Para descubrir las sutiles diferencias, el equipo modeló las supernovas para examinar las energías y las duraciones involucradas. Al comparar las supernovas fallidas con las que forman estrellas de neutrones, predijeron que las explosiones de neutrinos con supernovas fallidas tendrían duraciones más cortas (~ 1 segundo) que las que forman estrellas de neutrones (~ 10 segundos). Además, la energía impartida en la colisión que constituye la detección sería mayor para las supernovas fallidas (hasta 56 MeV frente a 33 MeV). Esta diferencia podría discriminar potencialmente entre los dos tipos.
