Disparo de salida para las supernovas: Neutrino

La próxima vez que una estrella explote en la Vía Láctea, los investigadores buscarán tenues olas en el espacio-tiempo conocidas como ondas gravitatorias, las cuales nunca se han observado directamente. Un artículo publicado en el ejemplar del 17 de julio de la revista Physical Review Letters demuestra una forma de usar la detección de neutrinos emitidos por la supernova para identificar el momento en que la muerte de una estrella empezaría a emitir ondas gravitatorias. Conocer el momento de inicio ayudará a los investigadores a captar las ondas entre un fondo ruidoso. El equipo usó modelos de emisiones de supernovas y de detectores de neutrinos para predecir la sincronización de las ondas en un margen de 10 milisegundos.

Antes de que una estrella moribunda estalle, las reacciones nucleares generan neutrinos que portan un estimado 99 por ciento de la energía radiada total por la supernova. Los neutrinos apenas interactúan con la materia, por lo que la mayor parte de ellos vuelan a través de las capas de la estrella y alcanzan la Tierra antes de ninguna otra señal del evento. Se espera que haya tres supernovas en nuestra cada siglo. En 1987, los detectores captaron 24 neutrinos de una estrella en explosión en la cercana Gran Nube de Magallanes, a 168 000 años luz de distancia.

Desde entonces, han entrado en actividad detectores de neutrinos más avanzados, así como la primera generación de detectores de ondas gravitatorias basados en láser, tales como LIGO y VIRGO. Cuando el núcleo más interno de una estrella en colapso alcanza la densidad nuclear – la etapa de estrella de neutrones – el núcleo exterior retrocede desde la superficie duramente compactada en lo que se conoce como rebote. Este evento debería generar ondas gravitatorias que podrían ser detectables. La firma exacta de onda gravitatoria de una supernova es desconocida, pero su la señal es demasiado débil, podría fácilmente perderse en el ruido. Tener una forma de indicar el momento del rebote podría permitir a los experimentadores aumentar los datos relevantes de la misma forma que los productores de música buscan una silenciosa tos durante una grabación.

Para ver si el momento del rebote podría identificarse en los datos de neutrinos, Giulia Pagliaroli del Laboratorio Nacional de Gran Sasso en Assergi, Italia, y sus colegas usaron un modelo de emisión de neutrinos que ya habían aplicado a la supernova de 1987. El modelo predice la luminosidad del neutrino (emisión) con el tiempo, basándonos en interacciones entre electrones, positrones, protones y neutrones en una región alrededor del núcleo, la fuente del lanzamiento de los neutrones. Los investigadores lo usaron para generar dato simulados de una hipotética supernova a 20 kilopársecs (65 000 años luz) de distancia.

Luego estimaron independientemente cómo los hipotéticos neutrinos serían captados en un detector tan masivo como el Super-Kamiokande en Japón, el cual contiene 50 000 toneladas de agua. El detector vería sólo una pequeña fracción de los neutrinos. Por lo que el equipo esbozó un método para encajar los neutrinos observados con la curva de luminosidad esperada para la supernova para calcular el momento en el tiempo – en un rango de 10 milisegundos – cuando la estrella en explosión hubiese comenzado a emitir neutrinos. En su modelo de supernova, el rebote, el tiempo de la primera onda gravitatoria, tiene lugar aproximadamente 5 milisegundos antes de la emisión del neutrino. Por tanto volviendo a sus datos, los cazadores de ondas gravitatorias deberían centrarse en ese punto del tiempo.

“Es un análisis del tiempo”, dice Alec Habig, físico de neutrinos en la Universidad de Minnesota en Duluth, dado que los equipos que trabajan en la detección de neutrinos y ondas gravitatorias han empezado recientemente a coordinar sus esfuerzos. “Nadie sabe exactamente qué aspecto tendrían las ondas gravitatorias de una supernova, por lo que conocer partes importantes de la línea temporal de otros medios les permitiría desentrañar algunas cosas.” Si resulta que hay gran cantidad de ondas gravitatorias tras el rebote, conocer el momento exacto del rebote no sería tan importante, dice Ray Frey, físico de ondas gravitatorias en la Universidad de Oregón en Eugene. Pero si la supernova está lo bastante alejada para que las señales de los neutrinos y de las ondas gravitatorias sean débiles, “podría requerirse la combinación de las dos para establecer el colapso del núcleo con confianza”.


Autor: JR Minkel
Fecha Original: 27 de julio de 2009
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Comment (1)

  1. [...] traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Focus y su autor es JR [...]

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