Thermal Effects on Black Hole Formation in Failed Core-Collapse Supernovae
我们研究了几个方面的黑洞形成失败的核心坍缩超新星使用一维广义相对论流体动力学模拟。我们使用开源代码GR 1D，并将其纳入核子-核子韧致辐射，这是一个重要的中微子对产生通道。我们专注于如何各种热效应可以影响反弹后超新星演化朝向黑洞的形成。通过模拟有核子-核子韧致辐射和无核子-核子韧致辐射的情况，我们研究了质子中子星中黑洞形成对热支持的敏感性。我们还调查延迟黑洞的形成，人工驾驶爆炸在极端的模型中，质子中子星最初热支持以上的最大重子冷中子星质量，但随后崩溃后，中微子冷却去除足够的热支持黑洞。
2011-03-10 astro-ph.HE astro-ph.SR
Neutrino Flavor Conversion Shapes the Rate of Failed Core-collapse Supernovae
Niels Bohr International Academy and DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
通过模拟195个质量在9到120太阳质量之间的恒星坍缩，并加入中微子味转换的示意性处理，发现味转换重塑了大质量恒星的可爆性（尤其在16-30太阳质量范围）并改变了致密残骸质量分布，从而将中微子味转换确定为预测中子星和黑洞种群的基本要素。
2026-08-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
The Search for Failed Supernovae with the Large Binocular Telescope: N6946-BH1, Still No Star
我们提出了新的大型双筒望远镜，哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜的数据失败的超新星候选人N6946-BH 1。我们还报告了一个不成功的尝试，以检测候选人与钱德拉。这颗直径约为30万Lsun的红超巨星在2009年经历了一次爆发，此后在光学上消失了。在2008年5月至2019年10月的LBT数据中，源的R波段光度的任何增加的上限是2000 Lsun。HST和斯皮策的观测结果表明，该源在近红外和中红外继续衰减，在2015年10月至2017年9月期间衰减约2倍，在H波段（F160W）达到2900 Lsun。光谱能量分布的模型与幸存的恒星不一致，这些恒星被持续的风或在瞬态中形成的尘埃所掩盖。N6946-BH 1的消失仍然与失败的超新星一致。
2020-07-30 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
A physical model of mass ejection in failed supernovae
在大质量恒星的核心坍缩过程中，质子中子星的形成伴随着大量质能（$\sim 0.3 \, M_{\odot}$）以中微子的形式发射。这种质量能量损失产生了向外传播的压力波，在恒星表面附近变陡成冲击波，可能为与否则失败的超新星相关的微弱瞬变提供动力。我们分析研究这种质量损失引起的波的产生和传播。启发式参数提供了一个准确的估计量的能量包含在传出的声音脉冲。然后，我们开发了一个一般的形式主义分析的恒星集中质量损失的线性微扰理论的响应。为了建立直觉，我们将这种形式主义多变恒星模型，找到定性和定量的模拟和启发式的论点协议。我们还将我们的结果应用于现实的前坍缩大质量恒星祖先（包括巨星和致密星）。我们的分析结果的声音脉冲能量，激发半径，和陡峭的恒星信封是在良好的协议与全时变流体动力学模拟。我们表明，{前}的声音脉冲到达恒星光球，光球已经达到速度$\sim 20-100 \%$的本地声速，从而可能适度降低恒星的有效温度之前，恒星消失。我们的研究结果提供了重要的限制失败的超新星的物理性质和观测外观。
2017-10-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
Black Hole Accretion Discs and Luminous Transients in Failed Supernovae from Non-Rotating Supergiants
我们表明，对于超巨星，净角动量是不是一个必要条件，形成吸积盘在核心坍缩。即使没有净旋转，超巨星外部的对流运动也会产生给定半径的平均水平流，速度约为1 km/s;平均流的方向会随着对流区高度的变化而变化。我们确认这些分析估计使用笛卡尔Boussinesq对流模拟。这些平均水平流导致超巨星对流区的随机角动量超过黑洞最后一个稳定圆形轨道的角动量的10倍。因此，超巨星的失败爆炸--中子星上的吸积激波不会复活，导致黑洞形成--可能经常产生吸积盘，可以通过风和喷流为日-周（蓝超巨星）或周-年（黄超巨星和红超巨星）的非热和热瞬变提供动力。这些瞬变将是特别随时间变化的，因为吸积物质的角动量将随时间变化很大。观测到的源，如斯威夫特J1644+57，iPTF 14 hls和SN 2018 cow，以及高能II型超新星（OGLE-2014-SN-073）可能是由这种机制产生的。
2018-11-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
From Jets to Failed Supernovae: Morphologies and Gravitational-Wave Signatures in Two-Dimensional Magnetorotational Core-Collapse Supernovae
Department of Physics and Astronomy, North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学物理与天文系）
研究二维磁旋转核心坍缩超新星的形态及引力波特征，探讨磁场和旋转对超新星爆炸的影响，发现不同爆炸形态及引力波信号特征。
2026-03-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
The neighboring stars of N6946-BH1 and the observational characteristics of failed supernovae
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
研究通过分析JWST数据，发现N6946-BH1的残余发射及邻近源，对比恒星合并与失败超新星的发光特性，发现合并残骸比其前身亮10-100倍，而失败超新星残骸则暗10倍。
2026-09-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Failed supernovae as a natural explanation for the binary black hole mass distribution
本研究通过提出包含黑洞岛的假设性遗迹函数，探讨失败超新星机制对双黑洞质量间隙及双峰/三峰分布的解释力，发现该机制能较好匹配观测数据，但需更详细模拟以确证。
2023-06-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
The search for failed supernovae with the Large Binocular Telescope: confirmation of a disappearing star
我们展示了哈勃太空望远镜的成像，证实了Gerke等人（2015）发现的失败超新星（SN）候选者的光学消失。这颗$\sim 25~M_{\odot}$红超巨星在2009年经历了一次微弱的$\sim 10^{6}~L_{\odot}$光学爆发，现在比光学上的祖星至少暗5个星等。自2004年第一次测量以来，中红外线通量已缓慢下降到最低水平。有微弱的（$2000-3000~L_{\odot}$）近红外发射可能与源有关。我们发现晚时间的源的演变是不一致的，从一个喷出的，尘埃壳遮蔽。光谱能量分布的模型表明，剩余的辐射热光度是$>6$倍，比祖先的亮度暗，并随着$\sim t^{-4/3}$而减少。我们的结论是，瞬态是不太可能是一个SN冒名顶替者或恒星合并。这一事件与一个失败的SN中的红超巨星的包络的喷射是一致的，并且后期的发射可能是由新形成的黑洞上的回退吸积提供动力的。未来的红外和X射线观测需要证实这颗恒星命运的解释。
2017-05-14 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Mass Ejection in Failed Supernovae: Variation with Stellar Progenitor
我们研究了在恒星核坍缩过程中，当停滞的激波不复活而形成一个黑洞时，物质的喷射。在质子中子星阶段的中微子发射导致核心的引力质量减少，导致向外的声音脉冲在穿过恒星时变陡成冲击波。我们探索这种质量喷射机制的性质在一系列的恒星祖先使用球对称的，时间依赖的流体动力学模拟参数化处理中微子质量损失，并遵循整个恒星的冲击传播。我们发现，所有类型的恒星祖先可以通过这种机制喷射质量。喷出的质量是恒星表面重力的递减函数，范围从红超巨星的几个$M_\odot$到蓝超巨星的$\sim 0.1M_\odot$和沃尔夫-拉叶星的$\sim 10^{-3} M_\odot $。我们发现，在表面的最终冲击能量是一个减少的核心紧凑性的函数，并在所有情况下是$\lesssim 10^{47}-10^{48}$ erg。在具有足够大的包封、高的核心致密性或两者的组合的祖细胞中，声脉冲不能使质量分离。成功的物质抛射伴随着显著的回退吸积，可持续数小时至数年。我们预测的冲击爆发和热坪发射产生的蓝超巨星和沃尔夫-拉叶祖否则失败的超新星的外壳喷射的属性。
2018-02-02 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Radiation Hydrodynamic Simulations of Low-Energy Explosions of Red and Yellow Supergiants
本文通过一维辐射流体动力学模拟研究红、黄超巨星低能量爆发的光变曲线，给出平台光度和持续时间的拟合公式，并验证 NGC 6946 和 M31 中失败超新星候选体与能量约 10^47–10^49 erg 的模型一致。
2025-09-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Double-Degenerate Carbon-Oxygen and Oxygen-Neon White Dwarf Mergers: A New Mechanism for Faint and Rapid Type Ia Supernovae
Ia型超新星（SNe Ia）起源于碳氧白矮星（CO WD）的热核爆炸，产生发光的光学瞬变。一个相对常见的各种亚发光超新星Ia事件，被称为超新星Iax，被认为是由一个CO WD的爆炸失败。本文在合并白矮星的双简并通道背景下研究了爆轰失败的Ia超新星。特别是，我们已经进行了第一次完全三维模拟的合并的一个ONe WD与CO WD。虽然热的，潮汐破坏的富碳盘材料起源于CO WD二次是容易受到爆炸在这样的合并，ONe WD的主要核心是不是。这种合并产生了一个失败的爆炸，导致少量的质量喷射，并留下了一个被踢的，由核燃烧产物的回落而富集的超rasekhar ONe WD残留物。由此产生的爆发是一个快速衰落的光学瞬态与少量的放射性$^{56}$ Ni供电的光变曲线。因此，ONe-CO WD合并自然产生非常微弱和快速衰落的瞬变，甚至比迄今为止观测到的最微弱的Iax型事件，如SN $2008$ ha和SN 2010 ae还要微弱。比这里考虑的更大质量的ONe原色可能会产生更亮和更长持续时间的瞬变。
2018-10-31 astro-ph.SR
The effects of rotation, metallicity and magnetic field on the islands of failed supernovae
本研究模拟不同参数的大质量恒星演化，探究旋转、金属丰度与磁场对失败超新星岛的影响，发现强磁场快速旋转的大质量恒星或是LIGO探测到的大质量黑洞的起源。
2023-06-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Mass ejection in failed supernovae: equation of state and neutrino loss dependence
一颗失败的核心坍缩超新星来自非旋转的祖先，由于质子中子星的中微子发射导致引力减弱，它可以喷射出质量。这种机制产生了可观察到的瞬变，并为黑洞（BH）残余物的质量设定了上限。然而，先前对这一机制的全球模拟包括了中微子损失的参数化，直接影响了喷出物的质量和能量。在这里，我们发展的内部超新星核心的球对称，广义相对论中微子辐射流体动力学代码，直到BH形成。然后，我们将结果用于牛顿代码中，该代码遵循恒星外层对重力变化的响应，并解析表面压力刻度高度。我们发现，稠密物质状态方程（EOS）可以引入一个因素$\sim 2$变化的引力质量损失中微子，与刚性EOS匹配以前的参数结果，和软EOS产生较低的喷出物的质量和能量的几个因素。这种差异主要是由于在较硬的EOS中形成BH的时间较长。在软状态方程下，如果不包括氢复合能，我们的红、黄超巨星祖先就不能解除质量束缚。使用中微子的质能损失时间的线性斜坡（具有适当的参数）产生的恒星响应与使用中微子损失的详细历史所获得的响应在$\sim 10\%$范围内。我们的研究结果意味着定量的，但不是定性的修改，以前的预测，冲击爆发，高原排放，并最终BH群众从这些事件。
2021-02-11 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Diffuse neutrinos from luminous and dark supernovae: prospects for upcoming detectors at the O(10) kt scale
利用Garching群对形成中子星和形成黑洞的恒星坍缩过程的模拟结果，估算了弥散超新星中微子背景（DSNB）。讨论了黑洞形成坍缩随母体质量分布不同的情形，并讨论了坍缩的宇宙学速率的不确定性。在11 MeV能量以上，DSNB的电子反中微子分量为~（1.4 - 3.7）cm^-2 s^-1;在~25 MeV能量以上，黑洞形成坍缩的贡献可能占主导地位。我们计算了在SuperK-Gd和JUNO上检测DSNB的潜力，在大约十年的操作期间。我们发现，在我们的模型中，很可能在JUNO获得显著超过背景的过量，而在SuperK-Gd检测将更加困难。讨论了两个实验结果联合检验的可能性。我们还考虑了一个未来的O（10）kt慢液体闪烁体探测器的例子，并表明，有检测的几率是非常好的。我们的研究结果激励实验努力减少由于中性电流散射的大气中微子在SuperK-Gd的背景。
2017-11-22 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
An "archaeological" quest for galactic supernova neutrinos
我们探索的可能性，以观察电子中微子的影响，从过去的银河系超新星，通过地球化学测量的锝97产生的中微子诱导的反应在钼矿石。我们提出的计算考虑到我们的知识的中微子相互作用，中微子振荡内的超新星，太阳中微子通量在地球上和可能失败的超新星的最新进展。预测的锝97丰度为每10千吨矿石10^7个原子，这接近目前地球化学实验的灵敏度。其中10-20%来自超新星。考虑到不确定性的可比大小，为了进行有意义的测量，需要在中微子通量和中微子截面的建模中更加精确。
2009-01-06 astro-ph.SR hep-ph
Neutrino non-radiative decay and the diffuse supernova neutrino background
我们重新审视中微子经历非辐射衰变的可能性。我们调查的潜力，从弥漫超新星中微子背景中提取中微子的寿命质量比的信息。为了这个目标，我们明确地考虑了目前的不确定性的核心崩溃的超新星率和失败的超新星的分数。我们提出的预测，在一个完整的3中微子框架中的中微子非辐射衰变的存在和不存在的情况下，超级神冈+Gd，JUNO，超级神冈，和DUNE实验，应该观察弥漫的超新星中微子背景在不久的将来。我们的研究结果表明，中微子衰变的3中微子治疗的重要性，并确定中微子质量排序，以打破可能的衰变和标准物理的存在下DSNB预测之间的简并。
2023-01-06 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Numerical simulations of the random angular momentum in convection II: delayed explosions of red supergiants following "failed'' supernovae
本文通过三维流体动力学模拟表明，失败超新星后红或黄超巨星对流氢包层落向黑洞时，随机角动量可引发延迟的近全包层抛射，并解释其亮红新星式观测特征。
2023-09-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
Core-collapse supernovae and neutrino properties
我们强调在超新星中微子领域的发展。我们讨论了未来的观测的重要性，通过运行和即将进行的实验，从下一个超新星的中微子信号，以及弥漫的超新星中微子背景。
2022-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
On the Observability of Collective Flavor Oscillations in Diffuse Supernova Neutrino Background
集体味振荡已知会在超新星（SN）中微子和反中微子光谱中产生多重分裂。这些光谱分裂不仅取决于中微子的质量等级，而且还取决于初始的相对通量组成。对未来银河系超新星信号中光谱分裂的观测有望揭示中微子的质量等级模式。然而，由于扩散超新星中微子背景（DSNB）由所有过去超新星的中微子通量叠加而成，并且由于不同的超新星预计具有略微不同的初始通量，因此检查集体振荡的等级依赖签名是否可以在通量谱的平均化中幸存下来是相关的。由于中微子和反中微子的初始相对通量谱的SN的实际分布是未知的，我们假设它们的对数正态分布。我们研究了层次灵敏度对对数正态分布函数的均值和方差的依赖性。我们发现，层次的敏感性依赖于相对初始亮度的平均值至关重要。宽度的作用是降低所有平均初始相对光度值的层次敏感性。我们发现，在非常小的混合角（$θ_{13}$）的限制，只考虑统计误差，即使是非常温和的值的方差，几乎没有可检测的层次的灵敏度，如果平均相对光度的$ν_e$和$\barν_e$大于1。
2011-08-12 astro-ph.SR hep-ph
The fate of the failed supernova candidate M31-2014-DS1
Liverpool John Moores University（利物浦约翰摩尔斯大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（天体物理中心 | 哈佛与史密森尼学会）；Michigan State University（密歇根州立大学）
研究通过JWST等观测发现M31-2014-DS1可能为失败超新星或恒星合并的候选体，其尘埃遮蔽导致难以确定物理性质。
2026-01-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Neutrino nonradiative decay and the diffuse supernova neutrino background
本研究探索利用即将观测的弥散超新星中微子背景（DSNB）提取中微子寿命信息，首次整合多类不确定性与三中微子衰变描述，给出多个地下中微子实验的探测预测，并指出确定中微子质量序对限制衰变场景的重要性。
2023-11-16 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Diffuse Gas in Galaxies Sheds New Light on the Origin of Type Ia Supernovae
我们测量了被动演化（“退休”）星系中HeII $λ$ 4686星云发射的强度，旨在限制它们的热吸积白矮星（WD）在Ia型超新星（SNe Ia）的单简并（SD）场景中的人口。在SD方案中，WD燃烧从伴星吸积的富氢物质，它成为电离紫外线辐射的强大来源。如果在星系中存在大量这样的辐射源，那么在星际介质中HeII的复合谱线中会有很强的辐射。为了验证这一猜想，我们从斯隆数字巡天中选取了11500个恒星年龄>1 Gyr、没有活动星系核活动迹象的发射线星系，并将它们的光谱加入到恒星星族年龄的仓中。我们首次在退休星系中探测到HeII $λ$ 4686星云辐射，发现它明显弱于SD方案中的预期，特别是在最年轻的年龄段（1-4 Gyr），那里的超新星Ia速率最高。相反，所观察到的HeII $λ$ 4686星云发射的强度是一致的后渐近巨型分支星是唯一的电离源，在所有年龄箱。这些结果限制了光球温度（$T_{\rm eff}$）在~（1.5-6）$\cdot 10^5$ K范围内的吸积WD的数量，使其不超过观测到的超新星Ia速率的~5-10%。相反，如果Ia型超新星的所有WD祖细胞都经历了$T_{\rm eff}$ ~（1.5-6）$\cdot 10^5$ K的稳定核燃烧阶段，那么在这个阶段，它们的质量增加不会超过~0.03 $M_\odot$。
2014-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
On the Source of the Dust Extinction in Type Ia Supernovae and the Discovery of Anomalously Strong Na I Absorption
对32颗Ia型超新星光谱中Na I D 5890、5896和K I 7665、7699星际谱线以及5780埃的弥散星际谱带的高色散观测被用作探测尘埃消光的独立手段。我们发现，尘埃消光的对象，在5780埃的弥漫星际带被检测到的超新星颜色的视觉消光是一致的。这有力地表明，产生灭绝的尘埃主要位于宿主星系的星际介质中，而不是与祖先系统相关的星周物质中。四分之一的超新星显示巨大的Na I柱密度相比，尘埃消光量来自他们的颜色。值得注意的是，所有异常强的Na I D吸收的情况都对应于Sternberg等人（2011）的分类方案中的"蓝移"分布。这一巧合表明，外流的拱星气体是负责至少一些情况下，巨大的钠离子柱密度。两颗具有异常强的Na I D吸收的超新星显示出其颜色所暗示的尘埃消光的K I柱密度基本正常，但这似乎不是一个普遍的特征。总的来说，我们发现最准确的预测个别超新星灭绝是在5780埃的弥漫星际带的等效宽度，并提供了一个经验关系的使用。最后，我们确定的方法产生显着增强的Na丰度的拱星物质在单简并和双简并的情况下的祖系统。
2013-11-01 astro-ph.CO astro-ph.SR
Diffuse Supernova Neutrino Background and Neutrino Non-Radiative Decay: a Bayesian Perspective
本文从贝叶斯视角探讨中微子非辐射两体衰变对弥散超新星中微子背景的影响，结合多个实验探测通道与超新星模拟，首次通过贝叶斯分析评估区分衰变存在与否的能力。
2024-12-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Neutrino Heating in 1D, 2D, and 3D core-collapse supernovae: characterizing the explosion of high-compactness stars
本文通过约150个二维和20个三维模拟，揭示高紧致度前身星因中微子加热随紧致度快速增强而更易实现成功爆炸，并验证1D+模型可再现该趋势。
2025-06-10 astro-ph.HE astro-ph.SR
Impact of binary interactions on the diffuse supernova neutrino background
双星的相互作用，特别是质量转移和合并，可以强烈地影响大质量恒星的演化，改变它们的最终性质和超新星的发生。在这里，我们研究如何影响预测的中微子扩散通量的二元相互作用。通过执行恒星星族合成，包括处方的二元相互作用，我们表明，由此产生的检测率的弥漫超新星中微子背景增强了15%-20%相比，估计没有二元的考虑。由于目前对快速旋转的碳氧核心的演化知之甚少，特别是那些由于白矮星与核心坍缩边界附近的合并而产生的核心，因此产生了重大的不确定性。如果忽略合并后系统中轮换的影响，增强效应可能小到百分之几，如果外推趋势，增强效应可能大到75%。我们的估计有助于强调二元效应可能很重要。
2021-01-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Fundamental physics with the diffuse supernova background neutrinos
宇宙中充斥着来自过去所有核心坍缩超新星的所有种类的数十兆电子伏中微子。这些情况从未被观察到，但这种状况将在不久的将来发生变化。在不到十年的时间里，装载钆的超级神冈实验预计将收集到数十个由中微子从弥漫超新星中微子背景（DSNB）散射引起的事件。包括Hyper-Kamiokande和Theia在内的下一代项目预计将在运行十年后收集数百个DSNB事件的数据样本。在这里，我们定量研究如何以及DSNB，包括其能谱，将被不同的电流或即将到来的大型中微子探测器测量。我们分析了模拟数据，以估计DSNB的测量可以用于通知宇宙学的研究主题-包括哈勃参数的测量-天体物理学-包括恒星形成率-和粒子物理学-包括中微子寿命和中微子是伪狄拉克费米子的可能性。
2020-12-07 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
Detecting the Diffuse Supernova Neutrino Background with LENA
LENA（低能中微子天文学）已被提出作为下一代50 kt液体闪烁体探测器。它的大目标质量允许搜索弥漫超新星中微子背景（DSNB），这是由整个宇宙中所有核心坍缩超新星的累积排放产生的。来自反应堆和大气电子反中微子的不可区分的背景限制了检测窗口到9.5 MeV和25 MeV之间的能量范围。根据超新星中微子的平均能量，在这个能量窗口中，预计每年大约有5到10个事件。大气中微子的中性流反应本底比DSNB高出一个数量级以上，但可以通过脉冲形状鉴别加以抑制。假设剩余背景已知，具有5%的不确定性，DSNB可以在10年的数据采集后以2 sigma显著性检测到。如果没有看到信号的提示，则当前标准DSNB模型将被排除，其具有超过90%的C.L.
2014-09-08 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.ins-det
