Faro de neutrinos: el corazón oculto de la supernova SN 2021foa ✦

En abril de 2021, en una galaxia a 35 megapársecs de distancia, estalló la supernova SN 2021foa. Inmediatamente desconcertó a los astrónomos: su espectro alternaba febrilmente entre líneas de hidrógeno y helio, como si una estrella en agonía se desprendiera convulsivamente de sus capas externas. Pero la principal sorpresa no la dieron los fotones, sino los fantasmales neutrinos: el detector IceCube, revisando su archivo, encontró cuatro eventos con energías de 15 a 30 TeV, coincidentes con el pico de brillo de la supernova. La probabilidad de una coincidencia aleatoria es menor que una cienmilésima.

Estos cuatro neutrinos convierten a la supernova en un faro cósmico de un tipo nunca visto. Imagínense: en el núcleo de una estrella moribunda se enciende un motor monstruoso: un agujero negro recién nacido o un magnetar. Pero está enterrado bajo una armadura de múltiples capas de polvo cósmico y gas. Todo el brillo óptico no es más que el resplandor reflejado por esta mortaja nubosa, como la luz de los faros en una niebla densa. Los neutrinos, en cambio, son como los destellos silenciosos y omnipresentes del propio faro: atraviesan cualquier obstáculo y llevan consigo la verdadera energía del monstruo oculto. Juzguen ustedes mismos: los neutrinos registrados se llevaron unos 5×10⁵² ergios, casi cien veces más que toda la energía del estallido óptico. Este desequilibrio significa una cosa: en el interior se puso en marcha un chorro «sofocado». Una estrecha corriente de materia, expulsada por el recién nacido agujero negro o magnetar, no logró perforar la envoltura y desperdició toda su potencia en una lluvia de neutrinos. La ironía es que un chorro exitoso, que sí atravesara la envoltura, habría generado un estallido de rayos gamma, pero casi no habría producido neutrinos; el agujero negro habría permanecido oculto.

Así se cierra la cadena de observaciones multicanal: la fotometría y la espectroscopía de la supernova obtienen ahora un retrato en neutrinos. Y no se trata de una fluctuación estadística: una significación global de 4.0σ obliga a admitir a las supernovas de colapso en el club de los aceleradores de partículas más potentes, donde ya figuran núcleos activos de galaxias como NGC 1068. El suave espectro de neutrinos indica un fuerte enfriamiento; los teóricos llevaban tiempo dibujando esa imagen de chorros «sofocados», pero solo ahora ha aparecido en los datos. Esto tiende un puente entre la física de los agujeros negros, las estrellas de neutrones y el misterio del origen de los rayos cósmicos. Quizás sea en estos eventos donde nace el fondo difuso de neutrinos que lleva décadas inquietando a los astrofísicos.

Con la puesta en marcha de telescopios de nueva generación — KM3NeT en el Mediterráneo e IceCube-Gen2 en el hielo antártico — estos estallidos de neutrinos se convertirán en capturas habituales. Cada uno de ellos hará sonar la campana gravitacional-neutrínica anunciando el nacimiento de un objeto compacto en el corazón de una estrella moribunda. Y algún día el faro de neutrinos iluminará el mecanismo mismo de la explosión de las estrellas masivas, ese rompecabezas que Fritz Zwicky y Subrahmanyan Chandrasekhar comenzaron a desentrañar sin neutrinos hace casi un siglo.