ハイパーカミオカンデによる超新星モデルの識別

コア崩壊超新星の爆発メカニズムは、まだよくわかっていない。超新星由来のニュートリノ検出を通じて爆発メカニズムを明解にする。以下、機械翻訳。
ハイパーカミオカンデによる超新星モデルの識別
2021年1月13日に提出
コア崩壊超新星は、観測可能な宇宙で最も壮大なイベントの1つです。それらは生命が存在するために必要な多くの化学元素を生成し、それらの残骸（中性子星とブラックホール）はそれ自体が興味深い天体物理学的オブジェクトです。しかし、何千年にもわたる観測とほぼ1世紀にわたる天体物理学的研究にもかかわらず、コア崩壊超新星の爆発メカニズムはまだよく理解されていません。ハイパーカミオカンデは、次世代のニュートリノ検出器であり、次の銀河核崩壊超新星からのニュートリノフラックスを前例のない詳細で観測することができます。降着段階に対応するニュートリノバーストの最初の500ミリ秒に焦点を当て、新開発の高精度超新星イベントジェネレーターを使用して、5つの異なる超新星モデルに対するハイパーカミオカンデの応答をシミュレートします。ハイパーカミオカンデは、最大100 kpcの距離にある超新星に対して、これらのモデルを高精度で区別できることを示しています。次の銀河系超新星が発生すると、この能力は、自然界で観測された爆発メカニズムの正確な再現に向けてシミュレーションを導くための強力なツールになります。

図1.ハイパーカミオカンデ検出器の図。


図2.左：超新星距離の関数として予想されるイベント数。 右：プロンプトイベントの真のエネルギースペクトル
10kpcの超新星の完全内部検出器。 参考までに、この分析で使用されるエネルギーしきい値（セクション3.4を参照）
灰色の破線で示されます。 どちらのパネルも、戸谷らによる超新星モデルを想定しています。 （1998）。 実線（破線）
通常の（反転した）質量順序に対応し、異なる色は相互作用チャネルの逆ベータ崩壊に対応します（黒）、νe-散乱（赤）、νe+16O CC（紫）および¯νe+16O CC（水色）。


図3.　5つの予測したハイパーカミオカンデで観測されたイベントのイベント率（上）と平均エネルギー（下）
この論文で使用されている超新星モデルは、通常（左）または逆（右）の質量順序付けに使用されます。 すべてのプロットは、からの時間間隔を示しています
コアバウンス後20ミリ秒から520ミリ秒。 イベント率は、各モデルに対して同じ合計イベント数を生成するように正規化されます。
超新星の距離が不明であるというこの論文でなされた仮定を反映している。