Prospects for extending the core-collapse supernova detection horizon using high-energy neutrinos
像冰立方这样的大型中微子探测器使用低能（MeV）中微子来监测核心坍缩超新星，并将其延伸到麦哲伦云的超新星中微子爆发。然而，一些模型预测的高能量中微子（GeV-TeV）从核心坍缩超新星通过喷出物与星周物质的相互作用和（TeV-PeV）通过阻塞喷流的排放。在本文中，我们探讨了冰立方的核心坍缩超新星的探测视界使用高能中微子从这些模型。我们研究了来自IceCube的两个高能中微子数据样本的潜力，其中一个在北部天空中表现最好，另一个在南部天空中具有更好的灵敏度。我们证明，通过使用高能量中微子从核心坍缩超新星，检测范围可以扩展到Mpc范围，远远超出了通过低能量中微子。展望IceCube-Gen 2，这一范围将大大扩展。
2023-01-18 astro-ph.HE hep-ex
New Prospects for Detecting High-Energy Neutrinos from Nearby Supernovae
本文预测邻近超新星可产生大量高能中微子，IceCube和KM3Net可探测到数千至数十万事件，为研究中微子性质和宇宙射线起源提供新途径。
2023-12-28 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
The supernova remnant population in the very-high-energy sky: prospects for CTA
从超新星遗迹壳层中探测到的极高能伽马射线证明了在强烈冲击下粒子的加速。然而，粒子加速的许多方面仍然不清楚。对单个物体的研究是非常有帮助的，但对在这个范围内检测到的SNR的整个群体及其特征的研究也可以带来有价值的科学。使用蒙特卡罗模拟，可以模拟TeV和多TeV范围内明亮的壳层的群体。这些模拟的结果旨在与在这些范围内运行的结构的观测进行比较，例如切伦科夫望远镜阵列（CTA）。我们的研究结果表明，CTA应该能够有效地限制斜率的粒子加速在SNR和电子质子比。
2018-03-16 astro-ph.HE
Detection Prospects of Core-Collapse Supernovae with Supernova-Optimized Third-Generation Gravitational-wave Detectors
我们对第三代引力波探测器进行了优化，以最大限度地扩大探测核心坍缩超新星的范围。基于对核心坍缩的三维模拟和相应的引力波波形发射，即使在第三代探测器时代，这些波形的相应探测范围也仅限于我们的银河系内。相应的事件发生率是每世纪两次。我们从波形中发现，要探测一年一次的核心坍缩超新星，引力波探测器在100 ~ 1500 Hz的频率范围内需要3 $\times10^{-27}~$ Hz $^{-1/2}$的应变灵敏度。我们还探索了技术上超出第三代探测器范围的探测器配置。我们发现，通过这些改进，CCSN引力波观测的事件率仍然很低，但提高到二十年一次。
2019-05-31 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Prospects for the detection of the Diffuse Supernova Neutrino Background with the experiments SK-Gd and JUNO
载有钆的超级神冈（SK-Gd）和即将启动的JUNO液体闪烁体探测器的出现标志着漫射超新星中微子背景（DSNB）的全球灵敏度的实质性改善。本文回顾了在这两个实验中最相关的DSNB搜索的检测器属性，并估计预期的信号和背景水平。基于这些输入，我们评估了两个实验单独和组合的灵敏度。使用一个简化的统计方法，我们发现SK-Gd和JUNO都有可能达到$>$ 3 $σ$证据的DSNB信号在10年的测量。综合结果可能使$5σ$在未来十年内发现DSNB信号。
2022-03-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Prospects of fast flavor neutrino conversion in rotating core-collapse supernovae
越来越多的证据表明，中微子在核心坍缩超新星（CCSN）中经历了快速味转换（FFC）。在这封信中，我们调查的角色，恒星旋转的发生FFC进行轴对称CCSN模拟与完整的玻尔兹曼中微子输运。我们的结果表明，电子中微子轻子数（ELN）角交叉，这是触发FFC的必要和充分条件，优选地发生在赤道区旋转CCSNe。通过研究中微子-物质相互作用和中微子辐射场，我们发现了恒星自转促进FFC发生的证据。激波后层中的低电子分数区域在离心力作用下膨胀，增强了电子型中微子（$ν_{\rm e}$）和它们的反粒子（$\barν_{\rm e}$）之间中微子吸收的差异。这对中微子在动量空间中的角分布有很大的影响，在动量空间中，$ν_{\rm e}$倾向于比$\barν_{\rm e}$更各向同性;因此，ELN交叉出现。在这项研究中发现的ELN交叉显然与旋转有关，这激发了进一步研究随后的FFC如何影响旋转CCSNe中的爆炸动力学，核合成和中微子信号。
2021-11-10 astro-ph.HE hep-ph
Prospects for distinguishing dynamical tides in inspiralling binary neutron stars with third generation gravitational-wave detectors
双中子星合并的引力波观测中的潮汐效应有可能探测超致密物质，并揭示中子星未知核物质状态方程。潮汐效应在吸入中子星二进制成为相关的GW频率几百赫兹，并要求探测器与精致的高频灵敏度。第三代GW探测器，如爱因斯坦望远镜或宇宙探测器，将在这种高频区域特别敏感，使我们能够探测绝热近似之外的中子星潮汐。在这里，我们评估是否可以从一个中子星内旋测量动力潮汐。我们发现动力学潮汐的可测性强烈地依赖于中子星的质量和状态方程。对于10，000个螺旋状双中子星的半现实人口，我们保守地估计，平均$\mathcal{O}(50)$双星将有可测量的动力学潮汐。由于动力潮汐的特点不仅是由恒星的潮汐变形，但也由其基本（$f$ -）模式频率，他们提出了一种可能性，探测高阶潮汐效应和测试的一致性与准普遍的关系。对于第三代探测器网络中的GW 170817类信号，我们发现恒星的$f$模式频率可以测量到几百Hz以内。
2022-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Exciting Prospects for Detecting Late-Time Neutrinos from Core-Collapse Supernovae
从银河系核心坍缩超新星中探测中微子的重要性是众所周知的。一个研究不足的阶段是原始中子星冷却。对于SN 1987 A，这似乎开始于大约2秒，因此在神冈-II和IMB探测器中，19个事件中只有6个事件（并且只有$\barν_e$类型）探测到了它。随着目前和不久的将来探测器的统计数据越来越高，应该有可能测量到非常晚的中微子信号。我们提出了第一个全面的研究中微子探测在原中子星冷却阶段，考虑到各种结果，使用所有的口味，并采用详细的探测器物理。对于我们的标称模型，在10 s后（SN 1987 A信号的近似持续时间）的事件产额（在10 kpc）远远超过整个SN 1987 A产额，在Super-Kamiokande中有$\simeq$ 250 $\barν_e$事件（到50 s），在DUNE中有$\simeq$ 110 $ν_e$事件（到40 s），在JUNO中有$\simeq$ 10 $ν_μ, ν_τ, \barν_μ, \barν_τ$事件（到20 s）。这些数据将允许对原始中子星进行前所未有的探测，包括中微子透明度的开始以及它向中子星的转变。如果一个黑洞形成，即使是在很晚的时候，这可以清楚地识别。但是，探测器是否能实现它们的潜力，实现对堆芯坍塌的全方位、高统计检测？也许吧迫切需要进一步的工作，特别是DUNE彻底调查和提高其MeV能力。
2020-12-07 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Prospects for Pre-supernova Neutrino Observation in Future Large Liquid-scintillator Detectors
在质量大于$(8 \cdots 10)$太阳质量的大质量恒星演化到引力核坍缩阶段之前，它们会发射出大量MeV能量的中微子，这些中微子主要产生于热过程和核弱相互作用。这种前超新星中微子的探测可以为核坍缩超新星的光学观测提供重要的独立的早期预警。本文研究了未来大型液体闪烁体探测器在$\barν^{}_e + p \to e^+ + n$和$ν(\barν) + e^- \to ν(\barν) + e^-$反应通道中观测前SN中微子的前景，其中$ν$（$\barν$）表示所有三种口味的中微子（反中微子）。我们提出了一个定量评估的能力方面的三个工作标准，即多远的SN距离可以覆盖，多久之前的核心崩溃可以发出预警，以及如何指向SN可以确定。最后还讨论了不同的祖星模型、中微子味转换和相关背景对最终结果的影响。
2020-05-07 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
$^{60}$Fe in core-collapse supernovae and prospects for X-ray and $γ$-ray detection in supernova remnants
我们调查$^{60}$铁在大质量恒星和核心坍缩超新星集中在不确定性，影响其生产的15，20和25 $M_\odot$恒星在太阳的金属丰度。我们发现，$^{60}$ Fe产率是不确定的$^{59}$ Fe $(n,γ)^{60}$ Fe横截面的单调递增函数，并且反应速率降低10倍导致$^{60}$ Fe产率降低8-10倍;而速率增加10倍则使产率增加4-7倍。我们发现，我们已经进行的189个模拟是一致的核心坍缩超新星触发太阳系的形成，只有使用$^{59}$ Fe $(n,γ)^{60}$ Fe截面小于或等于NON-SMOKER模型可以重现所观察到的$^{60}$ Fe/ $^{26}$ Al线通量比在扩散ISM。我们研究了从$^{60}$ Fe衰变产生的$γ$射线发射中探测银河系中古老的核心坍缩超新星遗迹（SNRs）的前景，发现下一代伽马射线任务可能能够发现多达$\sim100$这样的古老SNRs，并测量少数已知银河系SNRs的$^{60}$ Fe产额。我们还预测的X射线光谱，产生的原子跃迁在$^{60}$ Co后，其电离的内部转换，并给出理论X射线线通量作为剩余年龄的函数，以及多普勒和精细结构线加宽效应。X射线发射为解决未来X射线任务的SNR缺失问题提供了一个有趣的前景。
2019-02-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Prospects for reconstructing the gravitational-wave signals from core-collapse supernovae with Advanced LIGO-Virgo and the BayesWave algorithm
我们目前对核心坍缩超新星爆炸机制的理解是不完整的，对于初始冲击波如何被激发到足以导致成功爆炸有多种可行的模型。探测到恒星核心坍缩后最初几秒钟内发出的引力波信号，将为这一过程提供独特而关键的见解。随着先进的LIGO和先进的处女座探测器预计将很快接近他们的设计灵敏度，我们可能会发现这个信号从我们的星系内的超新星。在这样的情况下，我们研究如何以及贝叶斯波算法可以恢复引力波信号从核心坍缩超新星模型在模拟先进的探测器噪声，并优化其准确重建信号波形的能力。我们发现，贝叶斯波可以自信地重建网络信噪比$\gtrsim 30$的超新星爆炸模型的范围内的信号，达到最大的重建精度$\sim 90\%$在SNR $\sim 100$。对于不能自信地恢复的低SNR信号，我们的优化工作导致重建精度提高到$20-40\%$，典型增益为$\sim 10\%$。
2022-03-16 astro-ph.HE gr-qc
Photospheric Velocity Gradients and Ejecta Masses of Hydrogen-poor Superluminous Supernovae -- Proxies for Distinguishing between Fast and Slow Events
我们提出了一个研究的28 I型超亮超新星（SLSNe）的喷出物质量和光球速度的背景下。我们结合测光和光谱推断喷出物质量通过辐射扩散方程的形式主义。我们提出了一种改进的方法来确定光球速度相结合的频谱建模和互相关技术。我们发现，I型SLSNe可以分为两组由他们的前极大光谱。第一组的成员在其最大光谱前具有W形吸收槽，通常被认为是由于O II。这一特征在第二组超新星的光谱中是不存在的，它们的光谱与SN~ 2015 bn相似。我们确认，前或接近最大光球速度与速度梯度：更快的发展SLSNe有较大的photosheric速度最大。我们根据SLSNe的光致剪切速度将其分为快演化组和慢演化组，发现所有与SN~ 2015 bn相似的天体都属于慢演化组，而具有类W吸收的SLSNe则属于快演化组和慢演化组。我们估计了样本中所有物体的喷出物质量，并获得了2.9（$\pm$ 0.8）- 208（$\pm$ 61）$M_\odot$范围内的值，平均值为$43 (\pm 12)~ M_\odot$。我们的结论是，缓慢发展SLSNe往往有较高的喷出物质量相比，快速的。我们对喷出物质量的计算表明，SLSNe是由超大质量恒星的高能爆炸引起的，与光变曲线的动力机制无关。
2020-11-02 astro-ph.HE
IceCube's Sensitivity Prospects to MeV-Scale Axion-Like Particles from Core-Collapse Supernovae
University of Rochester（罗切斯特大学）
IceCube 提出新框架评估超新星中 MeV 级轴子类粒子的探测灵敏度及发现潜力。
2026-02-09 astro-ph.HE
Prospects for Neutrino-Antineutrino Transformation in Astrophysical Environments
我们研究了新导出的中微子自旋相干性是否能导致大尺度相干中微子-反中微子转换。在线性分析中，我们发现这种转变在很大程度上被抑制，但非线性反馈可以增强这种转变，我们指出，在核塌缩超新星和双星中子星合并中，有利于这种反馈的条件可能存在。
2014-06-25 astro-ph.HE hep-ph
Shock Breakout in Type II Plateau Supernovae: Prospects for High Redshift Supernova Surveys
激波爆发是超新星中最亮的辐射现象，但由于持续时间短，X射线/紫外（UV）光谱峰化，很难被观测到。在2008年首次观测到上升相后，它在高红移的可观测性引起了极大的关注。我们对具有不同主序质量$M_{\rm MS}$、金属丰度$Z$和爆炸能量$E$的进化前超新星模型进行了爆炸的多群辐射流体动力学计算。我们给出了II型坪型超新星中激波爆发的光变曲线，这是最常见的核心坍缩超新星，并预测了不同红移$z$下激波爆发的表观光变曲线。通过考虑初始质量函数、宇宙恒星形成历史、星系际吸收和宿主星系消光，我们推导出了可观测的SN率和可达红移作为滤波器$x$和极限星等$m_{x,{\rm lim}}$的函数。我们提出了一个现实的调查策略优化冲击突破。例如，$m_{g',{\rm lim}}=27.5$ mag的$g'$波段可观察SN率为3.3 SNe度$^{-2}$ day $^{-1}$，其中一半位于$z\geq1.2$。显然，冲击波爆发是探测高$z$堆芯坍缩SNe的有益线索。我们还建立了方法来识别冲击爆发和约束SN属性的冲击爆发，亮度，时间尺度和颜色的观察。我们强调，在$\sim$小时间隔的蓝色光学波段上的连续观测，最好是在连续的$\geq2$夜晚，对于有效地探测、识别和解释冲击爆发是必不可少的。
2011-03-01 astro-ph.HE
Prospects for Neutrino Spin Coherence in Supernovae
我们提出了中微子灯泡模型模拟马约拉纳中微子相干自旋变换（即，中微子-反中微子转换），再加上中微子的味道演变，对应的条件下的中子化爆发时期的氧-氖-镁（O-Ne-Mg）的核心崩溃超新星。例如，在中子化爆发中，显著的中微子自旋转变可能会改变中微子和反中微子的注量，这种方式可能会被银河系核心坍缩超新星探测到。我们的计算首次将几何稀释纳入中微子的自旋演化，并将两味和三味演化与自旋混合物理相结合。我们发现，显着的自旋转换可以发生，但只有一个大的中微子光度和电子分数（$Y_e$）的配置文件，这有利于绝热条件的自旋通道共振。利用我们采用的中微子能谱、光度、密度和$Y_e$分布参数，我们的计算需要一个不切实际的大中微子静止质量来维持自旋变换。这是一个悬而未决的问题，是否检查不同的密度分布或纳入其他来源的非线性反馈，如$Y_e$反馈，可以减轻这种需要。我们发现自旋变换对中微子的味结构不敏感，即，无论我们模拟的是两味变换还是三味变换，都会发生自旋变换。在双味的情况下，自旋转换是不敏感的选择太阳或大气质量平方分裂以及马约拉纳阶段的选择。重要的是，我们的三味模拟，以及我们的两味模拟与大气质量平方分裂，包括自旋自由度可以显着和定性地改变中微子的味道演变。
2017-03-01 astro-ph.HE hep-ph
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
Probing Exotic Physics With Supernova Neutrinos
未来的银河系超新星将为研究中微子的性质和相互作用提供极长的基线。在本文中，我们讨论了使用这样的事件来约束（或发现）奇异物理学的影响，目前没有约束的情况下，无法访问的反应堆或太阳中微子实验的可能性。特别是，我们专注于中微子衰变和量子退相干的情况下。我们计算了当前和未来的水切伦科夫，蒸发和液氩探测器的核心坍缩超新星的预期信号，并发现这样的观测将能够区分许多这些情况。此外，未来的探测器将能够通过检查与银河系超新星的中子化爆发有关的事件来得出强有力的、独立于模型的结论。
2010-09-29 astro-ph.HE hep-ph
Prospects for realtime characterization of core-collapse supernova and neutrino properties
本文针对核心坍缩超新星实时多探测器分析需求，提出一种快速稳健的方法，利用下一代中微子探测器提取超新星与中微子物理信息，并抵消超标准模型效应导致的潜在测量偏差。
2023-11-23 astro-ph.HE hep-ex
Presupernova neutrinos: directional sensitivity and prospects for progenitor identification
我们探讨了目前和未来的液体闪烁体中微子探测器的O（10）kt质量的本地化前超新星中微子信号在天空中的潜力。在附近恒星（距离D < 1 kpc）核心坍缩前的几个小时内，将记录数十到数百个逆β衰变事件，它们在探测器中重建的拓扑结构可以用来估计恒星的方向。虽然逆β衰变的方向性很弱（目前可用的液体衰变器的前后不对称性约为8%），但我们发现，对于200个事件的基准信号（这对参宿四来说是现实的），可以实现约60度的位置误差，从而有可能将潜在恒星候选者的列表缩小到10个以下。对于具有改进的前后不对称性的配置（约40%，如预期的锂装载液体闪烁体），角灵敏度提高到约15度，并且-当从总体事件率获得距离上限时-原则上可以唯一地识别祖星。任何伴随着早期超新星警报的定位信息都将有助于多信使观测和使用坍缩恒星的粒子物理学测试。
2020-10-07 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
From the Early Slope to Curvature: Future Prospects and challenges for Astrophysical Parameter Estimation Using the Core-Collapse Supernova High-Frequency Feature
Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）；Department of Physics and Astronomy, ERAU（埃默里大学物理与天文系）；Department of Physics and Astronomy, University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校物理与天文系）
研究利用核心坍缩超新星高频特征进行天体物理参数估计，将分析从早期斜率扩展到高阶特征如曲率，通过实际干涉噪声和重建技术，探讨其编码的额外信息及探测器噪声影响。
2026-07-27 astro-ph.HE gr-qc
Observing supernova neutrino light curve in future dark matter detectors
研究了在未来的直接探测暗物质的吨级探测器中，通过相干弹性中微子-核散射（CENNS）过程观测超新星中微子的可能性。特别是，我们专注于区分SN中微子发射的各个阶段的可能性。最近的长期巴塞尔/达姆施塔特模拟的中微子发射率被用来计算预期的事件率。与早期的模拟模型相比，最近最先进的SN模拟预测不同中微子口味之间的通量更接近，平均能量更低。我们发现，我们估计的总事件发生率通常比使用旧的模拟模型预测的低两个因素。我们进一步发现，在探测器的时间分辨率（~ 10 ms）和能量阈值的乐观假设下，（~ 0.1 keV），与SN的吸积阶段相关的中微子原则上可以用例如10吨重的中微子探测器标定出来，尽管区分与爆炸的中子化爆发阶段相关的中微子通常需要几十吨的能量探测器本文还讨论了从SN中微子的CENS研究非电子味中微子性质的可能性。
2013-09-17 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Milli-to-Deci-Hertz Detection Prospects for Gravitational Waves from Core-Collapse Supernovae
本文研究下一代天基或月基引力波探测器探测核心坍缩超新星（CCSNe）引力波线性记忆的可行性，该信号峰值低于25Hz，地面探测器因地震噪声无法探测，利用三维模拟表明其可将探测范围从约10千秒差距扩展至数兆秒差距，助力观测河外CCSNe引力波。
2024-12-10 astro-ph.HE
Prospects for detecting generic fast-time features in the neutrino lightcurve of nearby supernovae in neutrino telescopes
本文评估IceCube及IceCube-Gen2通过短时傅里叶变换探测超新星中微子光变曲线中通用快时标特征的能力，并研究波长转换材料对灵敏度的提升，给出不同调制幅度下的探测视界及频率、时间分辨率。
2025-02-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Correlations and Distinguishability Challenges in Supernova Models: Insights from Future Neutrino Detectors
本文分析了18个核坍缩超新星模拟，发现总中微子能量与累积计数显著相关，并证明未来中微子探测器（如DUNE和HK）能利用贝叶斯技术有效区分超新星模型。
2024-01-09 astro-ph.HE
Probing Lorentz Violation in Neutrino Propagation from a Core-Collapse Supernova
超新星爆炸提供了中微子传播的最灵敏的探针，例如中微子速度可能受到被认为是由量子引力（QG）效应产生的时空泡沫结构的影响。最近对核心坍缩超新星的中微子发射的二维模拟表明，它们可能会在几毫秒的尺度上表现出时间上的变化。我们用小波技术分析了这种中微子发射的模拟，并考虑了不同能量的中微子群速度v/c = [1 \pm]对洛伦兹不变性的线性或二次破坏的限制（E/ M_{nuLV1}）]或[1 \pm（E/ M_{\nuLV2}）^[2]，如果在如此短的时间尺度上观测到变化，那么质量尺度M_{nuLVi}可能出现在量子引力模型中。我们发现，在95%的置信水平下，对M_{nuLV1} ~ 2 X 10^{13} GeV和M_{nuLV2} ~ 10^6 GeV的预期敏感性，比以前使用核心坍缩超新星的一维模拟所作的估计高出两个数量级。我们还分析了未来的敏感性的情况下，在固定能量的中微子的传播时间受到随机波动。
2012-02-02 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Confined Population III Enrichment and the Prospects for Prompt Second-Generation Star Formation
人们普遍认为，第一颗第三星族超新星的核合成产物是决定后续恒星世代特征的催化剂。大多数关于最早期浓缩的工作都是假设第一批恒星质量极大，并且相关的超新星能量异常高，足以完全解开宿主宇宙微晕中的重子，并将合成的金属分散到星系际介质中。然而，最近的研究表明，第一批恒星实际上可能质量较小，其特征质量尺度为几十个太阳质量。我们提出了一个宇宙学模拟运输的第三族超新星合成的金属，假设它有一个能量为1 e51尔格，与标准的II型超新星兼容。一个年轻的超新星遗迹被插入在第一颗恒星的遗迹HII地区的自由膨胀阶段，并遵循40万年采用自适应网格细化和拉格朗日示踪粒子技术。超新星遗迹仍然部分被困在迷你晕和薄雪犁壳发展明显的不稳定性和指状。大约有一半的喷出物转向并落回晕的中心，其中1%的喷出物在3万年内到达中心，10%在1万年内到达中心。返回的喷出物和从宇宙网进入晕中心的原始细丝的平均金属丰度为0.001 - 0.01 Z_sun，但两者保持不混合，直到吸积到中央流体静力学核心上，在模拟结束时尚未解决。我们的结论是，如果第三星族恒星的极端质量较小，它们会迅速用金属富集宿主的小晕，并引发第二星族恒星的形成。
2015-05-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Prospects for detecting periodic or sharp fast-time features in the supernova neutrino lightcurve with IceCube
Uppsala University（乌普萨拉大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；The Hebrew University（希伯来大学）
本研究探索了IceCube及扩展计划IceCube-Gen2对超新星中微子光变曲线快时标特征的探测能力，发现配备波长移位器的IceCube-Gen2可探测更弱调制和更远源，凸显其在超新星物理研究中的潜力。
2025-11-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Prospects for detecting proto-neutron star rotation and spindown using supernova neutrinos
本文提出利用傅里叶变换技术分析超新星中微子到达时间，以探测原中子星的旋转与自旋下降，并证明未来银河系超新星的中微子探测足以实现该目标。
2024-02-15 astro-ph.HE
AT2025agpz in Rubin commissioning data: distinguishing a luminous interacting supernova from nuclear transients in compact galaxies
Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）；University of Southampton（南安普顿大学）；University of Oxford（牛津大学）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)（引力波发现卓越研究中心（OzGrav））；University of Illinois（伊利诺伊大学）
本研究在鲁宾 commissioning 数据中发现暂现源 AT2025agpz，通过其特征区分出它是明亮相互作用超新星而非核暂现源，凸显鲁宾时代暂现源分类的挑战与机遇。
2026-08-07 astro-ph.HE
Neutrino flavor transformations in supernovae as a probe for nonstandard neutrino-scalar interactions
我们探讨了通过超新星中的中微子味变换来探测中微子与假想的大质量标量或赝标量之间的非标准相互作用的可能性。我们发现，在超相对论极限下，如果中微子是狄拉克费米子，中微子之间的有效相互作用消失，而不是如果它们是马约拉纳费米子。在多角度的“中微子灯泡模型”下，计算了新中微子相互作用对中微子层上味变换的影响。我们发现，在中微子间的V-A自相互作用中加入非标准中微子自相互作用（NSSI），当其强度与标准V-A相互作用相当时，能够显著地改变集体振荡。保味（FP）NSSI的作用一般是抑制风味转化，而破坏风味（FV）的相互作用被发现促进风味转化。如果来自银河系超新星的中微子信号可以被充分理解，超新星中微子可以提供中微子标量/赝标量相互作用的互补约束，以及区分中微子是马约拉纳还是狄拉克费米子。
2018-04-16 astro-ph.HE hep-ph
Detection of astrophysical neutrinos at prospective locations of dark matter detectors
本研究考察不同选址的未来暗物质探测器探测多类天体中微子的前景，改进统计方法并结合探测器参数分析，发现不同选址适配不同中微子探测，验证了高低纬度双选址的优势。
2024-01-29 astro-ph.HE hep-ph
Finding the Fuse: Prospects for the Detection and Characterization of Hydrogen-Rich Core-Collapse Supernova Precursor Emission with the LSST
本文模拟富氢核心坍缩超新星的爆发式前兆模型，预测 LSST 单历元与分箱测光的探测率，并评估模板污染及基线流量估计策略。
2024-12-02 astro-ph.HE
Neutrino Emission as Diagnostics of Core-Collapse Supernovae
随着银河系核心坍缩超新星的无数探测事件，当前和未来的中微子探测器将能够采样详细的，随时间变化的中微子通量和光谱。这为从中微子信号的各个阶段推断超新星物理学提供了巨大的可能性，从中子化爆发到吸积和早期爆炸阶段再到冷却阶段。该信号将约束年轻的原中子星的质量、半径等体参数的时间演化以及前身星的结构，探测超新星核心的多维现象，并约束早期爆炸阶段的动力学。除了进一步的天体物理学意义，超新星中微子也可能进一步阐明超核密度物质的性质和粒子物理学中的未决问题。
2019-04-24 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Supernova-scope for the Direct Search of Supernova Axions
如果超新星爆炸发生在距离地球几百秒差距的范围内，除了中微子之外，还有大量的轴子可能到达地球。本文详细讨论了利用轴子太阳望远镜探测超新星轴子的前景。在超新星爆发前中微子警报系统的帮助下，可以提前将日光望远镜指向爆炸的超新星。超新星轴子可以被安装在日光镜末端的伽马射线探测器探测到。我们称这样的探测系统为轴子超新星观测器（axion supernova-scope，SNscope）。我们提出了一个概念设计的轴子SNscope，其中的伽马射线探测器安装在相对端的X射线探测器的太阳轴子。在正常运行期间，它仍然作为轴子日光望远镜，一旦收到SN前中微子警报，望远镜就会暂时转向并瞄准SN候选者，等待超新星轴子。我们估计超新星轴子检测的灵敏度，并发现SNscopes的基础上的下一代轴子太阳镜，如IAO，有潜力探索不可见的轴子和测试恒星冷却异常的轴子解释。
2020-08-10 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Tomography of Massive Stars from Core Collapse to Supernova Shock Breakout
中微子和引力波是研究恒星核坍缩内部动力学的唯一直接探测器。它们也是从超新星到达的第一个信号，如果被探测到，则确定了冲击波形成的时刻，该冲击波使恒星的包层脱离，然后在到达恒星表面时引发光学显示，伴随着紫外线和X射线光子的爆发，即冲击爆发（SBO）。我们将讨论如何中微子观测可以用来触发搜索，以检测难以捉摸的SBO事件。对SBO的观测将提供几个重要的约束条件，包括冲击波传播时间（中微子爆发和SBO之间的持续时间），这是一个重要的观测值，在区分祖先类型。我们的估计表明，下一代中微子探测器可以利用附近SNe的过密度，每十年提供几个这样的触发器，比现在提高一个数量级以上。
2013-11-06 astro-ph.CO astro-ph.HE nucl-th
New Power to Measure Supernova $ν_e$ with Large Liquid Scintillator Detectors
我们研究的前景探测超新星$ν_e$在JUNO，RENO-50，LENA，或其他批准或建议的大型液体闪烁探测器。超新星$ν_e$在液体闪烁体中的主要探测通道是它与电子的弹性散射和它与$^{12}$ C核的荷电相互作用。在现有的闪烁体探测器中，来自这些相互作用的事件的数量太小而不是非常有用。然而，在为新探测器计划的20千吨规模上，这些通道成为探测$ν_e$发射的强大工具。我们发现，$ν_e$光谱可以很好地测量，总能量的精度优于$\sim 40\%$，平均能量的精度优于$\sim 25\%$。这足以区分甚至接近的平均能量，例如，11 MeV和14 MeV，这将测试超新星模型的预测。此外，它将通过测试非热光谱来帮助限制超新星中的中微子混合效应。如果没有这样大的液体闪烁体探测器（或添加钆的Super-Kamiokande，具有类似的能力），超新星$ν_e$将被测量得很差，阻碍了对超新星，中微子和可能的新物理学的理解。
2014-12-29 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Prospects for Neutrino Observation and Mass Measurement from Binary Neutron Star Mergers
Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）；The College of New Jersey（新泽西学院）
基于模拟数据，分析双中子星并合中微子探测的可行性，提出使用能量依赖时间窗和光度距离截断的方法，并评估中微子质量灵敏度。
2026-06-08 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Simulating fast time variations in the supernova neutrino flux in Hyper-Kamiokande
Hyper-Kamiokande是一种拟议中的下一代水切伦科夫探测器。如果一个星系超新星发生，它将提供一个高事件率（$\mathcal{O}(10^5)$中微子事件总数）以及事件的能量信息。最近的超新星模拟显示出了站立吸积激波不稳定性（SASI），它导致中微子数通量和平均能量的振荡。这些振荡的振幅是能量依赖的，因此Hyper-Kamiokande中可用的能量信息可以用于改善这些SASI振荡的检测前景。为了确定这是否可以在存在背景和有限能量不确定性等探测器效应的情况下实现，我们已经开始详细模拟Hyper-Kamiokande对超新星中微子爆发的响应。
2016-10-03 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Timing coincidence search for supernova neutrinos with optical transient surveys
本文研究利用光学瞬变巡天确定核心坍缩时间，以提高Hyper-Kamiokande等下一代探测器对中间距离超新星中微子的探测显著性，发现需约十年运行方可实现可靠探测。
2023-06-30 astro-ph.HE
Supernova spotting in Super-Kamiokande Gd
本文介绍 SK-Gd 通过添加钆标记反贝塔衰变中子以提升低能电子反中微子灵敏度，并展望其在 DSNB、前超新星中微子探测及超新星指向方面的最新结果与潜力。
2024-03-31 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Prospects for Observing Astrophysical Transients with GeV Neutrinos
University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本研究针对冰立方等切伦科夫中微子探测器对1-100GeV暂现源的探测潜力，结合即将开展的IceCube-Upgrade的性能提升，调研多类暂现源模型并对比中微子注量与探测器灵敏度，阐明GeV暂现源的观测前景。
2025-10-21 astro-ph.HE
Astrophysics with core-collapse supernova gravitational wave signals in the next generation of gravitational wave detectors
下一代引力波探测器将改善对来自核心坍缩超新星的引力波的探测前景。核心坍缩超新星涉及的复杂天体物理学对模拟这种现象提出了重大挑战。超新星模型证据提取器（SMEE）试图通过使用数值相对论波形来创建近似模型，从而捕获来自核心坍缩超新星的引力波信号的主要特征。然后，这些模型可以用于执行贝叶斯模型选择，以确定目标天体物理特征是否存在于引力波信号中。在本文中，我们扩展SMEE的模型选择能力，包括功能的引力波信号，与g-模式和常设吸积激波不稳定性。这是第一次，我们使用模拟数据测试SMEE的性能，用于计划中的未来探测器，如爱因斯坦望远镜，宇宙探测器和LIGO旅行者。此外，我们还展示了如何通过从超新星波形的频谱图而不是包含随机特征的时间序列波形创建模型来提高SMEE的性能。在第三代探测器配置中，我们发现大约50%的中微子驱动的模拟在100 kpc时可探测到，在275 kpc时可探测到10%。对于所有检测到的信号，正确地确定了爆炸机理。
2019-03-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Direct Detection of Millicharged Particles from Supernovae
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；The University of Sheffield（谢菲尔德大学）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
提出通过超新星产生的毫电荷粒子在地球探测器上产生时间延迟信号的新探测方法，可每年探测到10个以上事件，并将现有冷却界限提高一个数量级。
2026-06-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Detecting Fast Time Variations in the Supernova Neutrino Flux with Hyper-Kamiokande
为了探测来自银河系超新星的中微子，计划中的Hyper-Kamiokande探测器将是第一个提供高事件率（约为IceCube速率的三分之一）和事件能量信息的探测器。在这篇论文中，我们使用三维计算机模拟的Garching组，以找出是否可以使用这些额外的信息，以提高在中微子通量的快速时间变化的检测前景。我们发现中微子数通量的SASI振荡的振幅与能量有关。然而，在该模拟中，某些能量箱中的较大幅度不足以抵消由较低事件率引起的增加的噪声。最后，我们推导出一个条件，当它是有利的，而不是总的信号考虑的能量箱，并表明，这个条件是满足的，如果振荡的平均中微子能量略有增加。
2016-09-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Distinguishing cosmology, astrophysics and systematics: the Bayesian search for a primordial gravitational-wave background in next-generation observatories
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）
本研究利用贝叶斯搜索在宇宙探索者中探测原初引力波背景，发现波形系统误差会导致低频偏差和误判，需改进波形建模以准确恢复。
2026-09-15 astro-ph.HE gr-qc
Prospects for the Detection of the Standing Accretion Shock Instability in IceCube-Gen2
本文研究在IceCube-Gen2中利用波长位移技术探测核坍缩超新星中微子信号中由驻立吸积激波不稳定性引起的快速调制，以提升对超新星流体动力学的理解。
2023-11-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
