The Yet-Unobserved Multi-Messenger Gravitational-Wave Universe
利用下一代地面探测器进行的观测，通过多信使（电磁和中微子）探测得到进一步加强，将使我们能够探索新的极端天体物理学。目标来源包括：核心坍缩的超新星，孤立或吸积的中子星的连续辐射，以及磁星和其他中子星的爆发。
2019-03-21 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Multi-messenger signals of heavy axionlike particles in core-collapse supernovae: two-dimensional simulations
本研究通过二维超新星模拟发现，轴子类粒子与光子耦合产生的额外加热可增强爆炸能量，并影响中微子光度和引力波信号，但需三维模拟验证。
2023-09-02 astro-ph.HE hep-ph
Three-dimensional core-collapse supernovae with complex magnetic structures: II. Rotational instabilities and multi-messenger signatures
快速旋转的大质量恒星的引力坍缩可以导致中心原中子星（PNS）内低$T/\|W\|$不稳定性的开始，这在引力波（GW）和中微子发射中留下了强烈的特征。强的大尺度磁场通常被用来解释快速旋转的祖先恒星爆炸，但它们对这种不稳定性增长的影响尚未明确。我们分析了一系列的三维磁流体动力学模型，以表征不同的磁配置的发展的低$T/\|W\|$和相关的多信使功能的影响。在没有磁场的情况下，我们观察到的低$T/\|W\|$的动力学时间尺度上的增长，与一个强大的GW的爆发和中微子发射的相关调制。然而，具有强磁场的模型显示出低$T/\|W\|$的淬灭，这是由于角动量的磁输运引起的冲击形成后的第一个$\sim100$ ms中的旋转轮廓变平。相关的GW发射被削弱了一个数量级，表现出更广泛的光谱形状，并没有与PNS大尺度振荡模式相关的主导功能。中微子光度沿赤道面衰减，这是由于更扁的PNS，信号中唯一明显的调制是由于SASI活动。最后，磁化模型产生的$ν_e$的光度比$\barν_e$低，这与PNS环境中富含中子的物质浓度较高有关。
2023-02-09 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Multi-messenger observations of core-collapse supernovae: Exploiting the standing accretion shock instability
本文研究了利用核坍缩超新星中引力波与中微子信号中驻立吸积激波不稳定性（SASI）特征的相关性来提升引力波探测效率，发现基于中微子事件率的匹配滤波器方法对近邻超新星的探测效率最高可提升30%。
2023-11-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
The Influence of Stellar Rotation in Binary Systems on Core-Collapse Supernova Progenitors and Multi-messenger Signals
本文利用MESA和二维超新星模拟，研究双星系统中恒星自转对核坍缩超新星前身星的影响，发现初始轨道周期显著改变前身星结构及中微子与引力波信号，并在部分失败爆发模型中观测到恒星级黑洞形成。
2024-01-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Massive Double White Dwarf Binary Mergers from the Moon: Extending the Reach of Multi-messenger Astrophysics
本文研究月球引力波探测器在亚赫兹频段探测巨质量双白矮星并合的能力，表明其每年可观测数十次事件、以百万分之一精度测量质量并提供数周预警，从而拓展多信使天体物理学。
2025-08-18 astro-ph.HE gr-qc
Stellar Mass Black Hole Formation and Multi-messenger Signals from Three Dimensional Rotating Core-Collapse Supernova Simulations
我们提出了自洽的，3D核心坍缩超新星的40 Msun的祖先模型的中微子输运的各向同性扩散源近似和有效的广义相对论势高达$\sim0.9$ ~s~postbounce的模拟。我们考虑三种不同的旋转速度与初始角速度的$Ω_0=0$，~0.5，和~1~rad~s的$^{-1}$和调查的冲击动力学，黑洞形成，和引力波信号的旋转的影响。快速旋转的模型在$\sim 250$ ~ms的反弹后经历了早期爆炸，并显示出低$T/|W|$不稳定性的迹象。我们没有发现黑洞形成在这个模型中的$\sim 460$ ~ms postbounce。相反，我们发现黑洞形成在776 ms~postbounce和936 ms~postbounce的非旋转和缓慢旋转的模型，分别。缓慢旋转的模型在反弹后的$\sim 650$ ~ms处爆炸，随后在原中子星（PNS）上的回退吸积导致BH的形成。此外，在以非旋转的祖先星开始的模型中，静止吸积激波不稳定性导致了原中子星的旋转。假设在黑洞形成过程中比角动量守恒，这对应于一个黑洞自旋参数$a=J/M=0.046$。然而，如果没有爆炸发生，所有的角动量最终都会被黑洞吸积，导致一个不旋转的黑洞。缓慢旋转模型的成功爆炸大大减缓了PNS上的吸积，允许继续冷却和收缩，导致黑洞形成时极高的引力波频率（$f\sim3000$ ~Hz），而非旋转模型产生的引力波信号类似于我们相应的二维模拟。
2021-04-20 astro-ph.HE
Characterizing a supernova's Standing Accretion Shock Instability with neutrinos and gravitational waves
提出结合中微子与引力波的多信使SASI识别及参数估计方法，联合分析可将5 kpc处探测概率最高提升约40%。
2023-03-28 astro-ph.HE
Joint Analysis Method on Gravitational Waves and Low-Energy Neutrinos to Detect Core-Collapse Supernovae
核心坍缩的超新星会产生大量的低能中微子，而且据预测也会辐射出引力波。这两个信使可以给我们关于爆炸机制的信息。这些事件的引力波探测仍然是难以捉摸的，即使已经先进的探测器。在这里，我们给出了一个简明和及时的介绍，结合从GW和中微子天文台触发的新方法;更多的细节将在即将发表的论文[1]。关键词：多信使、超新星、核心坍缩、低能中微子、引力波。
2021-10-29 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Data-driven detection of multi-messenger transients
爆炸性天体物理瞬变研究的主要挑战是使用多个信使对其进行检测和表征。为此，我们开发了一个新的基于深度学习的数据驱动发现框架。我们展示了它的使用搜索涉及中微子，光学超新星，伽马射线。我们表明，我们可以匹配或大幅提高最先进技术的性能，同时显着减少对建模和仪器表征的依赖。特别是，我们的方法是为了近实时分析，这是必不可少的有效后续检测。我们的算法旨在结合一系列的工具和类型的输入数据，代表不同的信使，物理制度和时间尺度。该方法针对意外现象的不可知论搜索进行了优化，并有可能大幅提高其发现前景。
2020-05-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Status of the KM3NeT real-time analysis framework
Università di Genova（热那亚大学）；INFN – Sezione di Genova（意大利国家核物理研究所热那亚分部）
KM3NeT通过实时分析框架参与多信使天文观测，利用ARCA和ORCA探测中微子，实现低延迟事件重建与多信使协作。
2026-04-29 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Novel Signals from Neutron Star Mergers at 511 keV
对合并中子星的多波段符合信号的协同观测明确地标志着多信使天文学的重要性。我们提出了一个新的通用签名的中子星合并，正电子发射和相关的511千电子伏的辐射，产生的喷射富中子放射性合并材料。考虑到历史上银河系内的中子星合并，可以很容易地解释长期观察到的银河系中心511千电子伏发射线的起源。此外，我们绘制了重元素生产（$r$ -过程核合成）和511千电子伏的排放，这意味着令人惊讶的最近观察到的网囊II超微弱矮球状星系作为我们的建议吸烟枪之间的直接联系。这种新的中子星合并的示踪剂为探索双星合并历史提供了一个独特的方法。
2019-08-03 astro-ph.HE hep-ph
Multi-messenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A
先前在中微子中探测到的单个天体物理源仅限于太阳和超新星1987 A，而高能宇宙中微子的扩散通量的起源仍然未知。2017年9月22日，我们探测到一个高能中微子IceCube-170922 A，能量约为290 TeV。它的到达方向与已知的伽马射线耀变体TXS 0506+056的位置一致，观测到该耀变体处于耀斑状态。随后开展了广泛的多波长活动，从射频到伽马射线。这些观测表征了耀变体的可变性和能量，包括首次在极高能伽马射线中探测到TXS 0506+056。中微子在空间上与活动阶段的伽马射线发射耀变体重合的观测表明耀变体可能是高能中微子的来源。
2018-07-23 astro-ph.HE hep-ex
Revealing Double White Dwarf Mergers with Multi-messenger Signals
大量的双白矮星（DWD）被认为在哈勃时间内合并，这是由于它们在吸气阶段发射的引力波（GW）。DWD系统的结果要么是Ia型超新星的双简并模型，要么是一个巨大的，持久的合并遗迹。这些事件的预期多信使信号将有助于我们区分详细的合并物理过程。在这项工作中，我们的目标是提供一个通用的DWD合并的情况下，调查的所有主要信使的排放，重点是GW和中微子。我们的目标是为当前和未来的多信使观测（协作）工作提供一些指导。在DWD系统的合并演化过程中，不同的信使（GW，中微子和电磁波）将在不同的时间占据主导地位。在这项工作中，我们表明，DWD合并事件位于1千秒差距的距离确实可以产生可检测的信号的GW和中微子。在潮汐扰动开始前10天左右，GW频率在0.3- 0.6Hz波段。我们估计，在乐观的情况下，即将到来的探测器，如JUNO和Hyper-Kamiokande检测到的中微子数可以达到O（1）的DWD合并事件在$\sim$ 1 kpc。
2022-10-13 astro-ph.HE
Multi-messenger emissions from Kerr black holes
克尔黑洞在能量上类似于旋转的陀螺，并伴随着周围时空中的坐标系拖曳。本文显示帧拖动是产生多信使发射的普遍原因。我们讨论了沿旋转轴的引力自旋轨道耦合产生的高能辐射和通过环面磁层从周围物质产生的低能辐射。模型的结果指出，超高能宇宙射线（UHECR）的超大质量黑洞在大约的Greisen-Zatsepin-Kuzmin（GZK）的能量阈值从低光度的活动星系核（AGN），并从恒星质量的黑洞在超相对论毛细管喷流的高能光子发射。前者与皮埃尔俄歇天文台（PAO）最近的结果相比毫不逊色。后者与来自高能瞬态探测器（HETE）II、{ \em Swift}和爆发和瞬态源实验（BATSE）的伽马射线暴数据相比毫不逊色，其中发现黑洞自旋的有限寿命改善了伽马射线峰值能量和真实能量之间的相关性。匹配滤波应用于600光变曲线的长伽玛暴确定了一个过程中的粘性自旋对物质在最稳定的圆形轨道。我们的结论是，长伽玛暴是自旋动力，而不是吸积动力，从核心坍缩超新星和合并事件，如GRB 060614。在压力驱动的Papaloizou-Pringle不稳定性的引力波中，预计周围物质会同时产生低能辐射，而且比伴随的MeV中微子和磁风中的低能辐射更多。后者的能量来源于GRB 060614型事件中的非球面射电大声超新星和长时间河外射电爆发。这一前景对新兴的多信使调查很有意义。
2010-02-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Towards multi-messenger observations of core-collapse supernovae harbouring choked jets
本研究探讨利用ULTRASAT和ZTF望远镜及中微子望远镜，通过多信使观测识别含阻塞喷流的核坍缩超新星，并评估其对宇宙中微子通量的贡献。
2025-06-19 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Multi messenger astronomy and CTA: TeV cosmic rays and electrons
宇宙射线是太阳、银河和河外物质的样本。它们的起源和性质是现代天体物理学中最有趣的问题之一。宇宙中最具能量的事件和活跃的物体：超新星爆炸、超新星、相对论喷流、活动星系核等都被认为是宇宙射线的来源，尽管还没有找到明确的证据。电子虽然占宇宙辐射的1%左右，具有独特的特征，提供了关于银河系中宇宙射线的起源和传播的重要信息，这些信息是无法从研究宇宙射线核成分，因为它们的能量损失过程不同。在本文中，我们将分析，讨论实验的不确定性和挑战，最近的测量宇宙射线核，特别是电子的能量从几十个GeV到TeV区域。
2012-08-29 astro-ph.HE
Managing the Growing Complexity of Multi-Messenger Transient Events with Astro-COLIBRI
Astro-COLIBRI 是一个综合平台，通过实时评估和过滤多信使暂现事件警报，提供图形化概览，帮助天文学家快速识别现象并评估观测条件。
2024-06-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Enabling real-time multi-messenger follow-up of transient events with Astro-COLIBRI
IRFU, CEA, Université Paris-Saclay（法国原子能与替代能源委员会萨克雷大学）
本文提出Astro-COLIBRI平台，通过实时数据库和云警报系统，实现对伽马射线暴等瞬态现象的多信使多波段研究，提供数据可视化和观测条件摘要。
2026-04-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Hunting for newborn magnetars: a multi-messenger approach
本研究通过数值计算磁星驱动的激波breakout和超新星光变曲线，发现磁星引力波发射对后者有后期可探测特征，未来ULTRASAT与爱因斯坦望远镜的多信使探测率每两年超1次，为磁星形成研究提供关键支撑。
2025-04-17 astro-ph.HE
The final stages of binary evolution using multi-messenger studies
LISA探测到的最紧凑双星需要高精度光谱观测以研究多信使研究中的轨道演化和潮汐加热。
2025-12-18 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Gravitational Waves from Core-Collapse Supernovae
我们总结了我们目前对核心坍缩超新星的引力波发射的理解。我们回顾了多维模拟的既定结果，并在可能的情况下提供了信封背面的计算，以突出基本的物理原理。引力波主要是由质子中子星振荡发出的。在缓慢旋转的情况下，这是最常见的超新星类型，振荡是由多维流体动力学不稳定性激发的，而在罕见的快速旋转的情况下，质子中子星由于离心力而产生扁圆形变形。引力波信号可能在我们银河系内的现有探测器上勉强可见，而未来的第三代仪器将能够进行更强大和详细的观测。发展非轴对称不稳定性的快速旋转模型可能在第三代探测器的百万秒差距距离内可见。最后，我们讨论了多信使观测超新星的策略。
2022-01-01 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Observing Supernova Neutrino Light Curves with Super-Kamiokande. V. Distance Estimation with Neutrinos
该研究提出利用中子星半径与超新星距离的关系，结合中微子方向定位及 X 射线、引力波半径信息，在 95% 置信水平下将距离不确定度控制在 15% 以内。
2025-02-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Astro-COLIBRI: A Comprehensive Platform for Real-Time Multi-Messenger Astrophysics
Astro-COLIBRI是一个实时处理多信使天体物理警报的综合平台，整合API、数据库和客户端，提供事件情境化与观测条件评估，并新增自动光度数据收集功能。
2025-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
The impact of nuclear equations of state on the dynamics and multi-messenger emission of magnetorotational stellar explosions
Università di Firenze（佛罗伦萨大学）；INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；INFN, Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所佛罗伦萨分部）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Institut d’Astrophysique de Paris（巴黎天体物理研究所）；Sorbonne Université（索邦大学）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）；Observatori Astronòmic, Universitat de València（瓦伦西亚大学天文观测站）
该研究探究核物态方程的变化对磁旋转恒星爆炸动力学及多信使辐射的影响，利用Aenus-Alcar代码模拟发现EoS的热与成分特性对爆炸特征有关，强调结合引力波与中微子观测的重要性。
2026-08-07 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
The Dynamic Infrared Sky
开放动态红外天空进行系统的时域探索将产生许多科学进步。多信使的研究，如定位来自中子星合并的引力波和量化核合成产额，都需要红外线。另一个需要红外探测器的多信使努力是研究我们银河系中期待已久的超新星。理解新星中的冲击、超新星的真实速率和恒星合并是恒星演化和高能物理学的其他一些例子，其中答案隐藏在红外线中。我们讨论了红外和探路者克服它们的一些挑战。最后，我们对红外发现引擎和红外跟踪机器提出了建议，这些建议将使这一领域在未来十年蓬勃发展。
2019-03-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Core-Collapse Supernovae and their Gravitational Wave Signals: The Status of Theory and Modeling
Monash University（莫纳什大学）
本文综述了核心坍缩超新星爆炸机制及引力波信号形成过程，探讨了信号各组成部分对前身星旋转、中子星结构、核方程、流体不稳定性及核心湍流的约束作用，并指出理论和建模面临的开放问题与挑战。
2026-07-16 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Astro-COLIBRI: An Innovative Platform for Real-Time Multi-Messenger Astrophysics
IRFU, CEA, Université Paris-Saclay（法国原子能与替代能源研究所，法国原子能和替代能源委员会，巴黎萨克雷大学）
Astro-COLIBRI是一个实时多信使天文学平台，通过整合RESTful API、实时数据库和用户界面，实现多信使观测的快速整合与上下文分析。
2026-02-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Toward First-Principles Multi-Messenger Predictions: Coupling Nuclear Networks with GR Radiation-MHD in {\tt Gmunu}
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Center for Nonlinear Studies, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室非线性研究）
本文提出在Gmunu代码中实现核反应网络，通过验证测试确认了核反应与流体动力学的耦合精度，并展示了在核心坍缩超新星模拟中，核燃烧对喷流组成和冲击波演化的影响。
2026-03-18 astro-ph.HE astro-ph.IM nucl-th
The S-PLUS Transient Extension Program: Imaging Pipeline, Transient Identification, and Survey Optimization for Multi-Messenger Astronomy
本文介绍S-PLUS瞬变扩展计划（STEP），利用T80-South望远镜数据在南半球开展超新星和快速瞬变巡天，通过深度学习优化候选体选择，并针对LIGO/Virgo/Kagra O4运行提出引力波对应体搜索策略。
2023-12-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
Ultraviolet radiation and neutrinos: two messengers from CCSNe in the CSM scenario
本研究模拟大质量恒星核心坍缩超新星与星周介质的激波相互作用，预测了未来ULTRASAT的紫外探测视界与预期率，以及IceCube和KM3NeT的中微子信号强度，探讨了多信使观测前景。
2025-10-13 astro-ph.HE
NMMA-Astro-COLIBRI: An Automated Light-Curve Supernovae Classification Service in the Multi-Survey Era
Université Paris-Saclay – CEA – Irfu（巴黎萨克雷大学）；Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Artemis（蔚蓝海岸大学）；Laboratoire de Physique et de Chimie de l’Environnement, Université Joseph KI-ZERBO（约瑟夫基泽博大学）；Ecole d’ingénieurs aéronautique et spatiale (IPSA)（航空与航天工程师学院）；Universität Potsdam, Institut für Physik und Astronomie（波茨坦大学）
本研究推出NMMA-Astro-COLIBRI自动分类服务，通过贝叶斯方法结合NMMA与Astro-COLIBRI平台，以超新星模板库实现暂现源分类，在SN 2021ugl案例中验证了其对千新星的区分能力。
2026-08-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Cherenkov Telescope Array transient and multi-messenger program
切伦科夫望远镜阵列（CTA）是下一代地基甚高能伽马射线天文台，将允许在>10 GeV范围内进行观测，具有前所未有的光子统计和灵敏度。这将使尚未边际探索的短时间尺度瞬态事件的物理学的调查。因此，CTA将成为研究最极端和暴力物体的物理学及其与周围环境相互作用的宝贵工具。CTA瞬变方案包括跟踪观测范围广泛的多波长和多信使警报，从紧凑的银河双星系统到银河系外事件，如伽马射线暴、核心坍缩超新星和明亮的活动星系核耀斑。近年来，切伦科夫望远镜合作首次探测到伽玛暴，引力波和短伽玛暴之间的联系得到证实，以及TXS~0506+056可能与中微子耀变体有关，这些都表明了在多信使天体物理学诞生的框架内由这些不同宇宙信号触发的协调后续观测的重要性。在接下来的几年里，CTA将通过利用其快速回转（特别是CTA大尺寸望远镜），大有效面积和良好的灵敏度，在这些类型的观测中发挥重要作用，为不受其他波长典型的选择性吸收过程影响的能量范围内的时域天体物理学开辟新的机会。在这篇文章中，我们强调了CTA瞬态物理工作组采用的通用方法，以执行在非常高的能量制度的瞬态源的研究。
2021-08-09 astro-ph.HE
The role of core-collapse physics in the observability of black-hole neutron-star mergers as multi-messenger sources
最近详细的1D核心坍缩模拟带来了关于大质量恒星最终命运的新见解，这与常用的参数处方形成对比。在这项工作中，我们探讨了这些结果的影响，形成合并黑洞（BH）-中子星（NS）的双星，如候选事件GW190426_152155在GWTC-2报告。此外，我们调查的影响，出生踢和NS的半径上的合成这样的系统和潜在的电磁同行与他们联系。基于详细的堆芯坍塌模拟的合成模型导致BH-NS系统的合并检测率增加（$\sim 2.3$年$^{-1}$），比“标准”参数处方的预测大5至10倍。这主要是由于通过直接坍缩形成了低质量的BH，因此没有出生踢，这是详细模拟的结果。在观测到的系统中，将产生电磁对应物的比例，与详细的超新星引擎，范围从$2$ - $25$ %，取决于NS状态方程的不确定性。值得注意的是，在大多数有电磁对应物的合并系统中，NS是第一个出生的致密物体，只要NS的半径是$\lesssim 12\,\mathrm{km}$。此外，核心塌陷模型预测形成的低质量黑洞与可忽略的出生踢增加的检测率GW190426_152155类似事件的$\sim 0.6 \, $年$^{-1}$ ;与电磁对应物$\leq 10$ %的相关概率为所有超新星引擎。然而，增加直接坍缩低质量黑洞的产生也增加了二元黑洞的合成，过度预测了它们测量的局部合并密度率。在所有情况下，基于详细的核心崩溃模拟的模型预测BH-NS与二元BH合并率…
2020-12-03 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Multimessenger Analysis Strategy for Core-Collapse Supernova Search: Gravitational Waves and Low-energy Neutrinos
核心坍缩超新星是多信使研究的迷人天体物理对象。引力波（GW）预计将在超新星爆炸机制中发挥作用，但由于动力学的随机性和大量可能的祖先，它们的建模也具有挑战性，此外，这些物体的GW检测仍然是难以捉摸的已经先进的探测器。在核塌缩爆炸过程中会产生大量的低能中微子，这些中微子有助于引力波的对应搜索。在这项工作中，我们开发了一个多信使的战略，以寻找这样的天体物理对象，利用全球网络的低能中微子和引力波探测器。首先，我们讨论了如何提高中微子子网络的检测潜力，利用从核心坍缩超新星的中微子爆发的时间行为。我们表明，与所提出的方法中微子探测器可以获得至少$10\%$的检测效率在距离，其效率下降。然后，我们结合GW和中微子提供的信息在一个多信使策略。特别地，当仅使用GW分析到$\sim 33\%$时，我们利用我们的组合GW- $ν$方法获得了从零开始在$60$ kpc处检测来自CCSN的GW信号的概率的增加。关键词：多信使、超新星、核心坍缩、低能中微子、引力波。
2021-11-09 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Prospects for Time-Domain and Multi-Messenger Science with AXIS
AXIS卫星凭借高分辨率、高灵敏度和快速响应能力，将推动时间域与多信使天体物理学的发现，涵盖暂现源、引力波源及奇异现象研究。
2023-11-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Combining neutrino experimental light-curves for pointing to the next Galactic Core-Collapse Supernova
对下一个星系核心坍缩超新星的多信使观测将揭示这些高能爆炸所涉及的不同物理过程。中微子探测器良好的计时和指向能力将有助于寻找电磁波或引力波的对应物。本文讨论了用直接探测中微子光变曲线匹配法在不同实验条件下测定中微子信号到达时间延迟的方法。一个简化的超新星模型和探测器模拟用于其应用。用卡方和互相关方法估计了中微子在两个探测器之间的到达时间延迟及其不确定度。检测到的光变曲线的直接比较提供了与模型无关的优点。需要在两个不同的检测器上的到达时间延迟的毫秒时间分辨率。利用计算出的当前运行和未来探测器的不同组合之间的时间延迟，三角测量方法被用来推断超新星在天空中的位置。IceCube、Hyper-Kamiokande、JUNO和KM 3 NeT/ARCA的组合提供了140 $\pm$ 20 deg $^2$的90%置信区域。这些低延迟分析方法可以在SNEWS警报系统中实现。
2020-09-09 astro-ph.HE hep-ex
The multi-messenger picture of compact object encounters: binary mergers versus dynamical collisions
我们探讨了两个中子星之间以及中子星和恒星质量黑洞之间的多信使信号。我们专注于引力波驱动的双星合并和动力学碰撞之间的差异，例如，在球状星团。对于这两种类型的遭遇，我们比较了引力波和中微子发射特性。我们还计算回退率和分析的动态喷射物质的属性。最后但并非最不重要的是，我们解决电磁瞬变，伴随着每种类型的遭遇。典型的nsns合并的情况下，超过1%的太阳质量的极富中子（$Y_e\sim 0.03$）的材料，这是符合双中子星合并是一个主要来源的r-过程中的星系。nsbh碰撞喷射出非常大量的物质（$\sim 0.15$ \msun），这严重限制了它们的容许出现率。因此，紧凑型天体的碰撞率一定要小于，很可能要小得多，小于nsns合并率的10%。放射性衰变的喷出物产生光紫外“macronova”，对于典型的合并情况，在$\sim 0.4$天后达到峰值，亮度为$\sim 10^{42}$ erg/s。NSNS（NSBH）碰撞达到高达3（7）倍大的峰值亮度。动态喷出物沉积的动能与周围介质中的超新星相当。典型的并合情形释放大约$2 \times 10^{50}$ erg，最极端（但可能很少）的情形沉积的动能高达$10^{52}$ erg。这种温和的相对论性物质被周围介质减速，产生了持久的射电耀斑。在先进的LIGO/Virgo的探测视界处，一个典型的ns $^2$合并产生了一个射电耀斑，在一年的时间尺度上达到…
2013-01-09 astro-ph.HE gr-qc
The survival of nuclei in jets associated with core-collapse supernovae
像镍-56这样的重核是在大量的核心坍缩超新星（CCSN）中合成的，包括与伽马射线暴（GRB）相关的高能超新星。最近的研究表明，喷流是CCSN的一个共同特征。这些外流可能在发射或传播过程中夹带合成核，并提供有趣的多信使信号，包括重超高能宇宙射线。在这里，我们调查的破坏过程中，从恒星物质穿过射流材料通过茧，并在传播过程中被成功地加载到喷流。我们发现，原子核可以存活的喷流参数范围，因为碰撞冷却速度比spiritual。虽然正则高亮度伽玛暴喷流可能含有核，但磁主导模型或具有小体积洛伦兹因子的低亮度喷流更有利于具有更显著的重核成分。
2012-05-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Mergers of compact objects with cores of massive stars: evolutionary pathways, r-process nucleosynthesis and multi-messenger signatures
本文回顾了致密天体与大质量恒星核心并合的演化通道、吸积物理等关键过程、r-过程核合成可行性及电磁、中微子和引力波等多信使特征，并探讨其与核坍缩超新星等天文事件的关联及未来前景。
2025-02-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Analytic solutions for neutrino-light curves of core-collapse supernovae
中微子是银河系超新星爆发的可靠信号，也是最有价值的信使，可以为我们提供有关超新星最深处的信息。特别是，中微子将为我们提供物理量，如质子中子星（PNS）的半径和质量，这是超新星的中心引擎。这需要一个理论模型，将中微子光度和平均能量等可观测量与物理量联系起来。在这里，我们显示的中微子光曲线的解析解来自中微子辐射输运方程采用扩散近似和流体静力学方程的解析密度解的PNS。作为时间的函数的中微子光度和平均能量的明确提出，与PNS质量，半径，中微子的总能量，表面密度和不透明度的依赖。解析解提供了爆炸后几秒钟的数值模型的良好表示，并允许从观测数据中对这些物理量进行粗略估计。
2021-01-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Inferring the role of binary neutron star mergers in r-process nucleosynthesis with multi-messenger observations using Cosmic Explorer and Einstein Telescope
Institute of Physics, University of Greifswald（格赖夫斯瓦尔德大学物理研究所）；Department of Astronomy & Astrophysics, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院天文学与天体物理学系）
提出利用第三代引力波探测器宇宙探险家和爱因斯坦望远镜，通过红移依赖的引力波事件数与平均r过程丰度的相关性，测量双中子星并合对宇宙r过程核合成的贡献，精度可达5-6%。
2026-05-22 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Fraction of Core-Collapse Supernovae Harboring Choked Jets with High-energy Neutrinos
对核心坍缩超新星和伽马射线暴的联合观测表明，在恒星核心坍缩之后，可能会有新形成的黑洞从恒星吸积物质，从而产生喷流。这样的伽马射线暴只在Ibc型超新星中观测到，这表明恒星的祖先在坍缩前失去了氢包层。根据最近的假设，即使祖星仍然保留其氢包层，也有可能在核心坍缩事件中发射喷流，然而，这种喷流无法穿透恒星，并且在逃逸之前会停滞在祖星的内部。这些喷流被称为阻塞喷流。由这种阻塞喷流产生的高能中微子可以逃离恒星的包层，并被观测到。在这里，我们将研究如何多信使搜索高能中微子和核心坍缩超新星可以检测或限制恒星坍缩产生喷流的部分。我们发现，很大一部分的喷气式飞机生产已经受到以前的观测活动的限制。我们探索未来的观测使用LSST，IceCube和Km3NET的可能性。
2019-11-19 astro-ph.HE
Starburst galaxies strike back: a multi-messenger analysis with Fermi-LAT and IceCube data
星暴星系被称为高能宇宙射线的“储存库”，可以代表一个重要的高能中微子“工厂”，对冰立方观测到的扩散中微子通量有贡献。在本文中，我们重新审视影响中微子和伽马射线强子核发射这类天体的约束。特别是，我们超越了标准的原型为基础的方法，导致一个简单的幂律中微子通量，并调查一个更现实的模型的基础上，数据驱动的光谱指数的混合，从而捕捉到的变化，个别发射器的属性。然后，我们进行了多信使分析，考虑到由费米LAT测量的河外伽马射线背景（EGB）和不同的IceCube数据样本：7.5年的高能启动事件（HESE）和6年的高能级联数据。除了星暴星系，我们还考虑了耀变体和射电星系以及电磁级联产生的次级伽马射线的贡献。值得注意的是，我们发现，不同的高度约束的原型方案，光谱指数混合允许星暴星系占高达$40\%$的HESE事件在$95.4\%$ CL，同时满足限制的非耀变体EGB组件。此外，在我们的方案中，由星暴内部超新星遗迹加速的宇宙射线的最大能量的$\mathcal{O}(100~\mathrm{PeV})$值是不利的。从广义上讲，我们的分析指出，更好地模拟天体物理源可以缓解中微子和伽马射线数据解释之间的紧张关系。
2021-03-31 astro-ph.HE hep-ph
New Class of High-Energy Transients from Crashes of Supernova Ejecta with Massive Circumstellar Material Shells
近年来，通过光学/红外巡天发现了一类新的核心坍缩超新星（SNe）;这些SNe表明存在一个或多个10^2-10^4 AU尺度的极致密（~10^5-10^11 cm^-3）的星周物质（CSM）壳层。我们认为SN喷出物与这些大质量CSM壳层的碰撞是潜在的宇宙射线（CR）加速器。如果约10%的SN能量进入CR，那么对于<20-30 Mpc的SN e，几乎与光学/红外线曲线同时检测到多TeV中微子和/或GeV-TeV伽马射线。需要一种新型的协调多信使搜索这种瞬变的持续时间~1 - 10个月，这些可能会提供重要的线索，这种SNe的物理起源和CR加速机制。
2011-07-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmic nucleosynthesis: a multi-messenger challenge
宇宙物质的元素和同位素的起源是理解宇宙演化的一个关键方面。核合成通常需要高温和高密度的物理条件。它们存在于大爆炸、恒星内部以及伴随着压缩冲击和高中微子和中子通量的爆炸中。有许多不同的工具可用于解开宇宙物质的组成，例如宇宙射线、陨石、星尘颗粒、月球和陆地沉积物等地外起源的物质，以及通过整个电磁波谱的天文观测。要了解宇宙丰度及其演化，需要将这些测量与天体物理学、核理论和实验室实验方法相结合，并利用更多的宇宙信使，如中微子和引力波。近年来，几乎在所有这些领域都取得了重大进展;本审查报告介绍了这些进展。需要模型来探索较重元素的核聚变。这些已经被恒星和超新星喷出物中的核合成产物的观测所证实，这些产物被星尘颗粒和从这些物体上看到的光谱中的特征线所捕获，也被地球在数百万年的沉积物中捕获的喷出物物质所捕获。所有这些都有助于拼凑宇宙物质如何在星际空间中运输并在几代恒星之间再循环。我们对宇宙组成演化的描述需要观测的支持，因为它依赖于几个似乎受到挑战的假设。本概述介绍了宇宙物质的流动和核合成的各个站点，结合许多技术和观测，了解宇宙如何富含元素的当前知识。
2022-06-24 astro-ph.HE
Multi-messenger modeling of the Monogem pulsar halo
本研究利用GALPROP双区扩散模型对B0656+14周围TeV晕进行高分辨率模拟，拟合HAWC和Fermi-LAT观测数据，并估计其对地球正电子通量贡献小于10%，强调未来多波段观测对区分模型的重要性。
2025-02-25 astro-ph.HE
WFIRST: Enhancing Transient Science and Multi-Messenger Astronomy
天体物理瞬变现象已经被观察了几千年，并塑造了我们对宇宙的最基本假设。在上个世纪，系统搜索已经从每年检测少量瞬变增长到仅2018年就超过7000次。随着这些搜索的成熟，我们发现了大量的“正常”类和新的罕见类。最近，一个瞬变现象是第一个在引力波和光中观测到的物体。包括LSST在内的地面观测站将发现数千个光学瞬变现象，但这些设施无法提供天基观测站的高保真近红外测光和高分辨率成像。WFIRST可以填补这一空白。通过测量Ia型超新星的宇宙膨胀历史，WFIRST还将发现和监测近红外光谱中的数千个其他瞬变现象，揭示这些高能事件的物理学。小规模的GO计划，无论是作为计划调查的补充，还是作为特定的机会观测目标，都将大大扩大WFIRST可以研究的瞬态科学的范围。
2019-03-11 astro-ph.HE
Inferring Astrophysical Parameters of Core-Collapse Supernovae from their Gravitational-Wave Emission
邻近的核心坍缩超新星（CCSNe）是引力波、中微子和电磁望远镜的强大多信使源，因为它们发射的引力波处于地基探测器的理想频段。一旦CCSN引力波信号被探测到，我们将需要确定信号的参数，并了解这些参数与源的爆炸，祖源和残余物属性的关系。这是一个挑战，因为CCSN爆炸的随机性，这是印在他们的时间序列重力波形。在本文中，我们进行贝叶斯参数估计的CCSN信号使用一个不对称的线调频信号模型来表示占主导地位的高频模式中观察到的CCSN引力波信号的频谱图。我们使用设计灵敏度先进的LIGO噪声和CCSN波形从四个不同的流体动力学超新星模拟与一系列不同的祖星。我们确定如何以及我们的模型可以重建发射模式的时间-频率图像，并显示如何以及我们可以确定的信号参数，如频率，幅度和持续时间。我们展示了我们的信号模型的参数如何使我们能够对原中子星的质量和半径、原中子星的湍流动能以及激波复兴的时间进行约束。
2022-03-03 astro-ph.HE
Astro-COLIBRI: An Advanced Platform for Real-Time Multi-Messenger Astrophysics
本文提出 Astro-COLIBRI 平台，通过实时聚合多信使警报、用户过滤和 MWL/MM 背景关联，为瞬变天体物理事件提供快速概览与观测条件评估，助力高能中微子、伽马暴和引力波对应体搜寻。
2023-08-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Correlation analysis of gravitational waves and neutrino signals to constrain neutrino flavor conversion in core-collapse supernova
本文提出基于多维核心坍缩超新星模拟中引力波与中微子信号的相关性分析，以约束中微子味转换，并适用于引力波低显著性或未探测情形，为多信使研究奠定基础。
2023-09-01 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Results from IceCube Follow-up of Nearby Supernova SN2023ixf
本研究利用冰立方中微子天文台对邻近超新星SN2023ixf进行后续观测，结果与背景一致，给出了32天和4天窗口内中微子通量上限，未发现显著中微子发射。
2025-07-09 astro-ph.HE
Expanding Core-Collapse Supernova Search Horizon of Neutrino Detectors
核心坍缩超新星，失败的超新星和夸克新星预计将通过MeV中微子释放几个$10^{53}$尔格的能量，一个探测器网络正在运行，以在线寻找这些事件。然而，当源距离增加和/或发射中微子的平均能量降低时，信号统计下降，这些低统计的天体物理爆发的识别可能是具有挑战性的。在标准的搜索中，中微子探测器用一个称为多重性的参数（即在固定的时间窗口内收集到的事件数量）对观察到的事件簇进行计数。我们讨论了一个新的参数称为$ξ$（=多重性/持续时间的集群），以增加的预期信号的时间行为相对于背景的信息。通过将这个参数添加到多重性中，我们优化了对天体物理爆发的搜索，并增加了它们的探测范围。此外，$ξ$的使用可以容易地在在线系统中实现，并且还可以应用于像SNEWS的检测器网络。由于这些原因，这项工作在多信使时代是相关的，当时具有高度重要性的快速警报是强制性的。
2019-12-10 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Multi-messenger constraints to the local emission of cosmic-ray electrons
最近通过几个实验以前所未有的精度收集了从GeV到几十TeV能量的宇宙正电子和电子包容通量（$e^++e^{-}$）数据。此外，费米-LAT合作提供了一个新的能谱上的$e^++e^{-}$偶极子各向异性的上限。这一观测可以带来关于银河系本地源发射的信息，特别是在射频上以高精度测量的信息。我们开发了一个框架，其中$e^-$和$e^+$测量地球从GeV高达几十TeV的能量有一个复合的起源。对船帆座YZ和天鹅座圈超新星遗迹（SNRs）进行了专门的分析，我们考虑了$e^-$注入的两种不同模型。我们使用三个物理观测量：船帆座YZ和天鹅座圈在所有可用频率下的射电通量，从GeV到几十TeV能量的五个实验的$e^++e^-$通量，从50 GeV到大约1 TeV的$e^++e^-$偶极子各向异性上限来研究这些模型的一致性。我们发现，这些附近的SNR的无线电通量强烈约束的注入电子光谱的属性，部分兼容的宽松的约束来自$e^+ + e^-$通量数据。我们还进行了多波长多信使分析，同时拟合船帆座YZ和天鹅座环上的无线电通量和$e^+ + e^-$通量，并检查输出对$e^+ + e^-$偶极子各向异性数据。值得注意的是，我们找到了一个模型，这是兼容的所有$e^++e^-$通量数据，船帆座YZ和天鹅座圈的无线电数据，并与各向异性的上限。我们显示了严重的限制施加的最新数据上的$e^+ + e^-$偶极子各向异性。
2019-04-12 astro-ph.HE
