T.E.L: 5 min.
Una actualización en el experimento Super-Kamiokande le dará a los astrónomos un alerta de probable supernova.
Dos ideas:
1-El Pronóstico del Tiempo es correcto, incluso cuando se equivoca.
2-El Pronóstico de Supernovas es muy malo.
Déjeme vencer su escepticismo sobre el primer enunciado, con un ejemplo.
Digamos que en una oficina trabajan 3 personas, una de las cuales se llama Juan. Sus compañeros saben que Juan, todos los días, a las 11:00, se levanta, se va y vuelve a los 15 minutos con un alfajor. En Argentina comemos alfajores. Un día me invitan a la oficina. A la hora señalada, Juan se va. Entonces les pregunto a sus compañeros a dónde va Juan. ¿Qué me respondería Usted? Entienda que su respuesta es un pronóstico. Sus compañeros me dicen que Juan fue al quiosco. Cuando les pregunto cómo llegaron a esa conclusión, me dicen que eso es lo que hace Juan todos los días. ¿Lógico, no? Pero Juan vuelve a los 5 minutos. Al consultarlo, Juan explica que el día anterior, como el comerciante no tenía cambio, decidió comprar dos alfajores, por lo cual hoy no necesitaba ir al kiosco; y que se levantó para ir al baño. Lo predicho no fue lo que ocurrió. Pero el pronóstico era correcto. Lo era por dos razones: I-La conclusión era lógica en virtud de los datos que los compañeros tenían. II-Si repitiéramos el experimento todos los días, la mayoría de las veces, acertarían.
2-Justo al inicio de la pandemia, se empezó a especular en discursos públicos que la famosa estrella Betelgeuse estaba "a punto" de explotar como supernova. Lo mismo había ocurrido en 2011, con la misma estrella. Estamos esperando. Es evidente que en esos casos, el método no fue el adecuado. Que una estrella VARIABLE baje mucho de brillo (o lo aumente) no es suficiente y necesario para que explote como supernova.
Imagen de tweet de Dr. Heloise Stevance (@Sydonahi) del 23-12-2019.
A mediados de 2021 dije en un post que sería mejor monitorear neutrinos. No lo dije porque sí.
¡Cáspita! ¿Y ahora quién podrá ayudarnos?: Los neutrinos
Los telescopios son cada vez más sensibles, mejores para detectar objetos difusos que generalmente son más lejanos. Eso plantea un problema al observar supernovas cercanas, que son muy brillantes. La última supernova cercana se descubrió el 24 de febrero de 1987 en Chile, por eso se la conoce como SN 1987A, en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia enana a 170 mil años luz de la Tierra. Cuando son cercanas, las supernovas se pueden ver a simple vista, lo que es todo un espectáculo, raro por infrecuente. La vez anterior que eso ocurrió fue en 1604.
Como señalara en un post anterior, la frecuencia de lo irrepetible, en astronomía, no es 1. Hay eclipses todos los años, conjunciones, oposiciones, tránsitos, lluvia de meteoros, pasaje de cometas, etc. Todo se repite. Pero las supernovas cercanas, visibles a simple vista, se repiten con muy poca frecuencia. Es un evento que, quizás, podamos ver una vez en la vida. O ninguna.
La Supernova 1987A aparece como un brillante punto cerca del centro de esta imagen de la Nebulosa Tarántula, tomada por ESO.
Hay diferentes tipos de supernovas. Las más comunes son producto de estrellas de más de 8 veces la masa del Sol. Cuando no pueden continuar su proceso de fusión termonuclear, dejan un núcleo de hierro y níquel y las capas exteriores colapsan. El proceso comprime los protones y electrones y se forman neutrones, aumentando la densidad del núcleo varios órdenes de magnitud. La formación de neutrones libera neutrinos. Cuando el material exterior de la estrella alcanza el núcleo se produce una onda de choque que se propaga desintegrando la estrella y dejando el núcleo desnudo como un remanente, un objeto compacto y denso.
Una gran cantidad de energía de la estrella colapsada está dada por la liberación de neutrinos. La onda de choque puede tardar horas, pero los neutrinos se liberan antes. Eso es muy bueno para anticiparse a las supernovas. Pero...Los neutrinos interactúan poco y hay más de un tipo o "sabor" de neutrinos.
GADZOOKS!: SANTO GADOLINIO AL RESCATE
El experimento Super-Kamiokande se actualizó para agregar el sistema SNWatch programado para alertar a los astrónomos del mundo ante el arribo de cierta cantidad y tipo de neutrinos. Hay otra red de alerta llamada Supernova Early Warning System (SNEWS). Esta red combina datos de diferentes detectores y si recibe varias señales en una pequeña ventana de tiempo (en segundos), envía notificaciones de alerta. La dirección de arribo de las señales se puede calcular haciendo triangulaciones con los datos de resolución angular de cada señal.
Super-K yace a mil metros bajo una montaña cerca de Hida en Japón. Dentro hay 50 mil toneladas de agua purificada, a la que se le añadió recientemente un metal raro -el gadolinium- que permite distinguir mejor entre diferentes tipos de neutrinos, por radiación de Cherenkov.
La idea es de principios de la década 2000 cuando John Beacom y Mark Vagins propusieron un sistema humorísticamente llamado GADZOOKS! (Gadolinium Antineutrino Detector Zealously Outperforming Old Kamiokande, Super!). La palabra "Gadzooks" se ha usado en cómics anglosajones como interjección de superhéroes, con un significado similar a "WoW", que implica sorpresa. Un ejemplo en español sería "¡Recórcholis!"
Ejemplo de uso de la interjección Gadzooks! en una historieta de superhéroes.
Muchos neutrinos solares se revelan al colisionar con un electrón en las moléculas del agua. Por radiación Cherenkov se genera un fulgor azulado, como si nadaran pitufos en el agua. Otros, en particular los anti-neutrinos (que son iguales a los neutrinos, pero usan antifaz), interactúan con un protón en el núcleo atómico. La colisión libera un neutrón y un positrón. El positrón es difícil de distinguir, pero el neutrón libera rayos gamma al ser capturado por otro núcleo. Esto implica que, con la actualización GADZOOKS! en Super-K se podrán tener dos señales con microsegundos de diferencia. ¡Bang!
Los alertas son importantes, pero si son correctos, es necesario medir el brillo y con telescopios muy sensibles es un problema. Una armada de aficionados está dispuesta a ser parte de la solución y con mucha rapidez: la AAVSO, Asociación de Observadores de Estrellas Variables reúne a astrónomos amateurs de todo el mundo.
Candidatas a supernova cercanas en coordinadas ecuatoriales.
CONCLUSIÓN
Estos sistemas permitirán obtener mejor información de los eventos supernova para perfeccionar el conocimiento de estos procesos astrofísicos. Pero la probabilidad de observar supernovas a simple vista no cambia. En nuestra galaxia, hay unas pocas explosiones por siglo y algunas no se logran observar por el polvo interestelar. Hay varias estrellas relativamente cercanas en las últimas etapas de su ciclo estelar. Sin embargo, los ciclos de las estrellas pueden durar cientos de miles o millones de años.
Por otro lado, a pesar de métodos de alerta mejores, siempre es posible que haya falsos positivos. Las supernovas no son las únicas fuentes de neutrinos.
Para los hombres-murciélagos, aquellos que habitan la noche y buscan bati-señales de explosiones en el cielo, las oportunidades son pocas. Pero ahora tienen una mejor herramienta para enfrentar al Acertijo de las supernovas.¡Bazinga!☉
Fuentes y enlaces relacionados
¿Por qué se ven tan pocas supernovas a simple vista?
A supernova could light up the Milky Way at any time. Astronomers will be watching
Davide Castelvecchi
Gigantic Japanese detector prepares to catch neutrinos from supernovae
SNEWS 2.0: a next-generation supernova early warning system for multi-messenger astronomy
S Al Kharusi et al 2021 New J. Phys. 23 031201
GADZOOKS! Anti-neutrino spectroscopy with large water Cherenkov detectors
John F. Beacom(Fermilab), Mark R. Vagins(UC, Irvine)
GADZOOKS! project
GADZOOKS!
Créditos: ESO; Kamioka Observatory/Institute for Cosmic Ray Research/The University of Tokyo.
Gráfico: S Al Kharusi et al.
Gotham City Observatory
EL BLOG DE BATMAN
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