El chivatazo de los neutrinos facilitaría la captura de las ondas gravitacionales.

La próxima vez que una estrella explote en la Vía Láctea, los investigadores buscarán débiles ondas en el espacio tiempo llamadas ondas gravitacionales, que nunca han sido observadas directamente. Un artículo publicado el 17 de julio en Physical Review Letters presenta una forma de usar la detección de neutrinos emitidos por la supernova para identificar el momento en el que la estrella moribunda habría empezado a emitir las ondas gravitacionales. Conocer este momento ayudaría a los investigadores a distinguir las ondas en el ruido de fondo. El equipo usó modelos de la emisión de supernova y de los detectores de neutrinos para predecir el orden temporal con una precisión de 10 milisegundos.

Antes de que una estrella moribunda explote, las reacciones nucleares generan neutrinos que portan aproximadamente el 99% del total de la energía radiada por la supernova. Los neutrinos prácticamente no interactúan con la materia, por lo que la mayoría de ellos pasan a través de las capas de la estrella y alcanzan la Tierra antes que cualquier otro signo del acontecimiento. Se espera que aparezca una supernova en nuestra galaxia tres veces cada siglo. En 1987, los detectores cazaron 24 neutrinos procedentes de una estrella en explosión en la cercana Gran Nube de Magallanes, a 168.000 años luz [ver animación pulsando aquí].

Desde entonces se han puesto en marcha detectores de neutrinos más avanzados, como LIGO y VIRGO. Cuando la parte más interna del núcleo de una estrella que colapsa alcanza densidad nuclear (lo que se conoce como fase de estrella de neutrones) el núcleo exterior rebota en la empaquetadísima superficie. Este rebote debería generar ondas gravitacionales que deberían poderse detectar. La firma de ondas gravitacionales de una supernova es desconocida, pero lo que está claro es que si la señal es muy débil, puede que se pierda en el ruido. Tener un método que señale el momento del rebote permitiría a los experimentadores centrarse en los datos relevantes.

Para ver si el tiempo del rebote podía ser identificado a partir de los datos sobre neutrinos, Giulia Pagliaroli del Laboratorio Nacional Gran Sasso (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 de los neutrinos (la emisión) en función del tiempo, basándose en las interacciones entre electrones, positrones, protones y neutrones en una región alrededor del núcleo, la fuente del soplo de neutrinos. Los investigadores lo emplearon para generar datos para una supernova hipotética a 20 kiloparsecs (65.000 años luz) de distancia.

A continuación estimaron independientemente cómo los neutrinos hipotéticos habrían sido registrados por un detector tan grande como el japonés Super-Kamiokande [en la imagen], que contiene 50.000 toneladas de agua. El detector vería sólo una pequeña fracción de los neutrinos, por lo que el equipo diseñó un método para ajustar los neutrinos observados con la curva de luminosidad esperada de la supernova para calcular en qué momento, con una precisión de 10 milisegundos, la estrella habría empezado a emitir neutrinos. En su modelo de supernova el rebote, el momento de las primeras ondas gravitacionales, tiene lugar 5 milisegundos antes de la emisión de neutrinos.

Los cazadores de ondas gravitacionales pueden esperar el chivatazo de los neutrinos para volver sobre sus datos y concentrarse en ese punto en el tiempo para intentar capturarlas.

Referencia:

Pagliaroli, G., Vissani, F., Coccia, E., & Fulgione, W. (2009). Neutrinos from Supernovae as a Trigger for Gravitational Wave Search Physical Review Letters, 103 (3) DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.031102