Multi-Messenger Beobachtung von galaktischen Kernkollaps-Supernovae

• Antragsteller: Professor Dr. Lutz Köpke; Professor Dr. Michael Wurm
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder ; Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388232875

Die Beobachtung der nächsten Kernkollaps-Supernova (SN) in unserer Milchstraße wird unser Wissen um die astro- und teilchen- und gravitationsphysikalischen Vorgänge am Ende des Lebens eines Sterns deutlich erweitern. Dabei werden übergreifende Analysen von Detektoren, die aufgrund komplementärer Techniken unterschiedliche Stärken haben, entscheidend beitragen.  Ein solcher Multi-Messenger Zugang wird gerade bei der Interpretation der Beobachtungen von Neutrino- und Gravitationswellendetektoren zum Tragen kommen: beide Nachweismethoden empfangen von einer Supernova zwar nur schwache Signale, bieten aber eine einzigartige Einsicht in die innerhalb der Sternhülle verborgenen Abläufe des Kernkollapses. Mit Hilfe dieses Antrags wollen wir die gemeinsamen Aktivitäten eines erst kürzlich ins Leben gerufenen Netzwerks von Neutrino- und Graviationswellendetektoren unterstützen. Ziel ist die Entwicklung von Softwareanalysewerkzeugen, welche einerseits die Sensitivität für den Nachweis einer galaktischen Supernova erhöhen und andererseits Rahmenprogramme und Algorithmen für gemeinsame Analysen bereitstellen. Dies umfasst die Etablierung eines neues niederschwelligen Triggersystem für den Nachweis von Neutrinos, das Gravitationswellendetektoren weiter blicken lässt; die Erweiterung des existierenden SNOwGLoBES Simulationspaket um zusätzliche Nachweiskanäle für Neutrinos, die Modellierung des Signals in Neutrinoteleskopen und die Schaffung einer Schnittstelle zu einer Datenbank, die theoretische Modelle für die SN-Neutrinoemission enthält sowie schließlich die Entwicklung eines Software-Rahmens zur gemeinsamen Analyse der Daten von mehreren Neutrinodetektoren, die den vollen Nutzen aus den unterschiedlichen Nachweistechniken zieht. Das Ziel ist, sowohl die zeitliche, spektrale und Flavor-Struktur als auch die Einfallsrichtung des Neutrinosignals zu bestimmen.Die resultierenden Analyseprogramme sollen nicht nur den Teilnehmern des Detektornetzwerks sondern Wissenschaftlern aus dem gesamten Feld zur Verfügung gestellt werden, um als mögliche Grundlage für Sensitivititätsstudien bzw. die gemeinsame Datenauswertung im Fall einer zukünftigen Supernova zu dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen