¿Las supernovas producen poderosas ondas gravitacionales?

En realidad, la luminosidad máxima para la primera fusión de agujeros negros binarios detectada por LIGO fue$3.6 \times 10^{49} \,\text{Watts}$( fuente ). Mientras que la supernova más brillante jamás registrada fue ASASSN-15lh, que tuvo una luminosidad máxima de$2 \times 10^{38} \,\text{Watts}$( fuente ). De hecho, la energía radiada por la fusión del agujero negro binario durante la$0.2 \,\text{s}$lo que tomó para fusionarse fue más de 10 veces la luminosidad combinada del universo observable ( fuente ).

Esto se traduce en la energía total emitida para ser$5.4 \times 10^{47} \,\text{J}$para la fusión del agujero negro y$(1.1 \pm 0.2) \times 10^{45} \,\text{J}$para la supernova ASASSN-15lh. Como puede ver, la fusión del agujero negro binario liberó alrededor de 100 veces más energía que la supernova conocida más brillante.

En relación con las ondas gravitacionales emitidas por las supernovas, sus formas de onda no se entienden tan bien como los "chirridos" que se obtienen al fusionar binarios de agujeros negros, sin embargo, se espera que sean lo suficientemente fuertes como para ser detectados en el universo local.

Las ondas gravitacionales son producidas por sistemas de aceleración asférica. Un ejemplo común de un sistema que los produciría son dos estrellas que se orbitan entre sí; un ejemplo de un sistema que no los produciría es una estrella esférica totalmente estacionaria que no gira. (Más específicamente, la producción de radiación depende del momento cuadripolar de masa y sus derivados temporales .

Las supernovas son, en general, no esféricamente simétricas. Podemos ver un ejemplo simple de esto en las patadas de púlsar , donde un púlsar resultante de una supernova es expulsado a una velocidad enorme (generalmente varios cientos de km/s) que no puede explicarse solo por el movimiento de la estrella original. Debe haber alguna asimetría drástica responsable.

¿Qué causaría precisamente la emisión de ondas gravitacionales en una supernova? Hay bastantes culpables potenciales (ver Ott et al. (2012) y Kotake et al. (2005) ):

• Rebote central asimétrico, posiblemente relacionado con la rotación del progenitor
• Convección dentro de la estrella de neutrones resultante.
• Interacciones entre la estrella de neutrones y la onda de choque
• Emisión asimétrica de neutrinos
• Salidas de gas asféricas

En general, la rotación tendrá un gran impacto, especialmente cuando se trata del rebote y la convección del núcleo. Esto debería ser obvio; crea una asimetría antes del colapso.

¿Seremos capaces de detectar esas ondas? Parece probable. Figura 132 de Kotake et al. indica que algunos de nuestros detectores actuales deberían ser lo suficientemente sensibles para detectar ondas gravitacionales basadas en neutrinos y materia de fuentes cercanas ($\sim10\text{ kpc}$):

Hasta ahora, LIGO no ha tenido éxito en esta área , pero es muy posible que detecte ondas gravitacionales de supernovas.

Si está interesado, conozco al menos un sitio que tiene datos disponibles abiertamente de simulaciones teóricas que puede comparar con las capacidades de detección.

Respuesta rápida: no

Creo que el problema es el uso de la palabra "energía" aquí. La energía viene en muchas formas, como el calor, la energía eléctrica, la energía cinética...

La energía liberada por una supernova es cinética (material arrojado al espacio), electromagnética (luz creada por interacciones atómicas), etc.

Las ondas gravitacionales no son como las ondas de luz. Sólo son creados por el movimiento de la masa. Entonces, el material que se arroja producirá ondas gravitacionales, el giro de una estrella o un remanente estelar producirá ondas gravitacionales, pero las masas y velocidades involucradas son mucho más bajas.

Los agujeros negros tienen 10 o 100 veces la cantidad de masa de una sola estrella, y los agujeros negros binarios se orbitan increíblemente rápido (la velocidad máxima de los agujeros negros GW150914 fue el 60% de la velocidad de la luz), por lo que producirán mucho más fuerte. ondas gravitacionales, pero no tanta luz.