Lorsque les étoiles de masse élevée mettent fin à leur vie, elles explosent en supernovae monumentales. Au lieu de cela, l'implosion se produit si rapidement que le rebond et tous les photons créés au cours de celle-ci sont immédiatement avalés dans le trou noir nouvellement formé. Les estimations ont suggéré que jusqu'à 20% des étoiles suffisamment massives pour former des supernovae s'effondrent directement dans un trou noir sans explosion. Ces «supernovae ratées» disparaîtraient simplement du ciel, laissant de telles prédictions apparemment impossibles à vérifier. Mais un nouvel article explore le potentiel des neutrinos, des particules subatomiques qui interagissent rarement avec la matière normale, pourraient s'échapper pendant l'effondrement et être détectées, annonçant la mort d'un géant.
Actuellement, une seule supernova a été détectée par ses neutrinos. C'était la supernova 1987a, une supernova relativement proche qui s'est produite dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite à la nôtre. Lorsque cette étoile a explosé, les neutrinos se sont échappés de la surface de l'étoile et ont atteint les détecteurs sur Terre trois heures avant que l'onde de choc n'atteigne la surface, produisant un éclaircissement visible. Pourtant, malgré l'énormité de l'éruption, seuls 24 neutrinos (ou plus précisément, des anti-neutrinos électroniques), ont été détectés entre trois détecteurs.
Plus un événement est éloigné, plus ses neutrinos seront dispersés, ce qui à son tour diminue le flux au niveau du détecteur. Avec les détecteurs actuels, on s'attend à ce qu'ils soient suffisamment grands pour détecter des événements de supernovae autour d'un taux de 1 à 3 par siècle, tous provenant de la Voie lactée et de nos satellites. Mais comme pour la plupart des astronomes, le rayon de détection peut être augmenté avec des détecteurs plus grands. La génération actuelle utilise des détecteurs avec des masses de l'ordre de kilotonnes de fluide de détection, mais les détecteurs proposés augmenteraient ce nombre à des mégatonnes, poussant la sphère de détectabilité jusqu'à 6,5 millions d'années-lumière, ce qui inclurait notre grand voisin le plus proche, la galaxie d'Andromède . Avec de telles capacités améliorées, les détecteurs devraient trouver des rafales de neutrinos de l'ordre d'une fois par décennie.
En supposant que les calculs sont corrects et que 20% des supernova implosent directement, cela signifie que de tels détecteurs gargantuesques pourraient détecter 1-2 supernovae défaillantes par siècle. Heureusement, cela est légèrement amélioré en raison de la masse supplémentaire de l'étoile, ce qui rendrait l'énergie totale de l'événement plus élevée, et même si cela ne s'échapperait pas sous forme de lumière, cela correspondrait à une augmentation de la production de neutrinos. Ainsi, la sphère de détection pourrait être poussée à potentiellement 13 millions d'années-lumière, qui comprendraient plusieurs galaxies avec des taux élevés de formation d'étoiles et, par conséquent, des supernoaves.
Bien que cela place le potentiel de détection de supernovae défaillantes sur le radar, un problème plus important demeure. Supposons que les détecteurs de neutrinos enregistrent une soudaine explosion de neutrinos. Avec des supernovae typiques, cette détection serait rapidement suivie de la détection optique d'une supernova, mais avec une supernova échouée, le suivi serait absent. L'éclatement des neutrinos est le début et la fin de l'histoire, qui ne pouvait pas initialement définir positivement un tel événement comme différent des autres supernovae, comme celles qui forment des étoiles à neutrons.
Pour démêler les différences subtiles, l'équipe a modélisé les supernovae pour examiner les énergies et les durées impliquées. En comparant les supernovae défaillantes à celles formant des étoiles à neutrons, ils ont prédit que les salves de neutrinos des supernovaes défaillantes auraient des durées plus courtes (~ 1 seconde) que celles formant des étoiles à neutrons (~ 10 secondes). De plus, l'énergie transmise lors de la collision qui constitue la détection serait plus élevée pour les supernovae défaillantes (jusqu'à 56 MeV vs 33 MeV). Cette différence pourrait potentiellement discriminer entre les deux types.
