Wenn Sterne mit hoher Masse ihr Leben beenden, explodieren sie in monumentalen Supernovae. Stattdessen tritt die Implosion so schnell auf, dass der Rückprall und alle dabei erzeugten Photonen sofort in das neu gebildete Schwarze Loch geschluckt werden. Schätzungen zufolge kollabieren bis zu 20% der Sterne, die massereich genug sind, um Supernovae zu bilden, ohne Explosion direkt in ein Schwarzes Loch. Diese „gescheiterten Supernovae“ würden einfach vom Himmel verschwinden und solche Vorhersagen scheinen unmöglich zu verifizieren. In einem neuen Artikel wird jedoch das Potenzial von Neutrinos untersucht, subatomaren Partikeln, die selten mit normaler Materie interagieren, während des Zusammenbruchs entweichen und entdeckt werden können, was den Tod eines Riesen ankündigt.
Gegenwärtig wurde nur eine Supernova von ihren Neutrinos nachgewiesen. Dies war Supernova 1987a, eine relativ nahe Supernova, die in der Großen Magellanschen Wolke vorkam, einer Satellitengalaxie für uns. Als dieser Stern explodierte, entkamen die Neutrinos der Oberfläche des Sterns und erreichten Detektoren auf der Erde drei Stunden bevor die Stoßwelle die Oberfläche erreichte, was eine sichtbare Aufhellung erzeugte. Trotz des enormen Ausmaßes der Eruption wurden zwischen drei Detektoren nur 24 Neutrinos (genauer gesagt Elektronen-Anti-Neutrinos) nachgewiesen.
Je weiter ein Ereignis entfernt ist, desto mehr werden seine Neutrinos ausgebreitet, was wiederum den Fluss am Detektor verringert. Bei aktuellen Detektoren wird erwartet, dass sie groß genug sind, um Supernovae-Ereignisse mit einer Rate von 1 bis 3 pro Jahrhundert zu erfassen, die alle aus der Milchstraße und unseren Satelliten stammen. Aber wie bei den meisten Astronomien kann der Erfassungsradius mit größeren Detektoren vergrößert werden. Die aktuelle Generation verwendet Detektoren mit Massen in der Größenordnung von Kilotonnen Detektionsflüssigkeit, aber vorgeschlagene Detektoren würden diese auf Megatonnen erhöhen und die Sphäre der Detektierbarkeit auf bis zu 6,5 Millionen Lichtjahre erhöhen, einschließlich unseres nächsten großen Nachbarn, der Andromeda-Galaxie . Mit solchen verbesserten Fähigkeiten wird erwartet, dass Detektoren Neutrino-Bursts in der Größenordnung von einmal pro Jahrzehnt finden.
Unter der Annahme, dass die Berechnungen korrekt sind und 20% der Supernova direkt implodieren, bedeutet dies, dass solche gigantischen Detektoren 1-2 fehlgeschlagene Supernovae pro Jahrhundert erkennen könnten. Glücklicherweise wird dies aufgrund der zusätzlichen Masse des Sterns, die die Gesamtenergie des Ereignisses erhöhen würde, leicht verbessert, und obwohl dies nicht als Licht entweichen würde, würde dies einer erhöhten Neutrinoausgabe entsprechen. Somit könnte die Detektionskugel auf potenziell 13 Millionen Lichtjahre verschoben werden, die mehrere Galaxien mit hohen Sternentstehungsraten und folglich Supernave enthalten würden.
Während dies das Potenzial für die Erkennung fehlgeschlagener Supernovae auf dem Radar darstellt, bleibt ein größeres Problem bestehen. Angenommen, Neutrino-Detektoren zeichnen einen plötzlichen Ausbruch von Neutrinos auf. Bei typischen Supernovae würde diesem Nachweis schnell der optische Nachweis einer Supernova folgen, bei einer fehlgeschlagenen Supernova würde das Follow-up fehlen. Der Neutrino-Ausbruch ist der Anfang und das Ende der Geschichte, die ein solches Ereignis zunächst nicht positiv als anders als andere Supernovae definieren konnten, beispielsweise solche, die Neutronensterne bilden.
Um die subtilen Unterschiede herauszuarbeiten, modellierte das Team die Supernovae, um die beteiligten Energien und Dauern zu untersuchen. Beim Vergleich fehlgeschlagener Supernovae mit solchen, die Neutronensterne bilden, sagten sie voraus, dass die fehlgeschlagenen Supernovae-Neutrino-Bursts eine kürzere Dauer (~ 1 Sekunde) haben würden als solche, die Neutronensterne bilden (~ 10 Sekunden). Zusätzlich wäre die Energie, die bei der Kollision, aus der der Nachweis besteht, übertragen wird, für ausgefallene Supernovae höher (bis zu 56 MeV gegenüber 33 MeV). Dieser Unterschied könnte möglicherweise zwischen den beiden Typen unterscheiden.
