超新星模拟直面 SN 1987A 中微子

我们从现代视角重新解读历史性的 SN~1987A 中微子数据。为此，我们利用 Prometheus-Vertex 代码构建了一套球对称超新星模型，采用四种不同的状态方程，并在 1.36–1.93 M$_\odot$ 范围内选取五种最终重子中子星（NS）质量。我们的模型通过混合长近似包含了缪子与原中子星（PNS）对流。我们 1.44 M$_\odot$ 模型的积分时间信号与 IMB、Kam-II、BUST 和 LSD 四个相关实验的联合数据吻合较好，但高阈值的 IMB 探测器单独倾向于 1.7–1.8 M$_\odot$ 的 NS 质量，而 Kam-II 单独偏好约 1.4 M$_\odot$ 的质量。这两个探测器中的累积能量分布可由对应此类 NS 质量的模型很好匹配，且无论有无味交换，先前预言的中微子平均能量与联合测量之间的张力已消失。总体而言，我们预言的信号对味混合的假设依赖不强，因为 PNS 通量谱对抗中微子味的依赖很弱。尽管我们的模型与首秒内外探测到的事件相容，但 PNS 对流与中微子不透明度中的核子关联导致 5–9 s 的短 PNS 冷却时间，与 Kam-II 和 BUST 在 8–9 s 后的晚期事件簇矛盾，而这些晚期事件也难以用本底解释。推测性的解释包括瞬时抛射物质回落到 NS 上的开始、核介质中的晚期相变（例如从强子物质到夸克物质），或其他叠加在标准 PNS 冷却辐射上并拉长信号或提供晚期能量源的效应。需要更多研究，包括系统的三维模拟，来评估这些开放问题。