Los neutrinos de supernovas de colapso de núcleo

Una supernova supone el fin de una estrella supermasiva. La muerte de una estrella de este tipo es espectacular y provoca la explosión más potente que se conoce en todo el Universo.

Se cree que en este proceso se crean cantidades ingentes de neutrinos que portan una enorme energía cuando se consume el combustible en la estrella y colapsa. Algunos de estos neutrinos acaban absorbidos en el material en contracción que a su vez se calienta y se expande. Por último, la estrella genera una erupción y una explosión frenética.

En el flujo de neutrinos expulsados, un equipo de científicos de la Unión Europea dio con un laboratorio astrofísico sin parangón con el que estudiar la evolución de estas partículas. El proyecto DENSE NEUTRINOS (Neutrino oscillations in dense medium: Probing particle physics together with astrophysics and cosmology) se dedicó a inestabilidades del sabor inducidas por las interacciones entre neutrinos en las regiones estelares más profundas.

Los análisis de estabilidad lineal de las ecuaciones de movimiento de los neutrinos ofrecieron una herramienta valiosa para diagnosticar las inestabilidades. Este método ayudó a determinar la aparición de las conversiones del sabor ante perfiles de densidad de materia y de neutrinos realistas en supernovas de colapso de núcleo. En concreto, el equipo de DENSE NEUTRINOS aplicó este método para despejar la presunción de simetría axial en la propagación de los neutrinos.

También se descubrió una inestabilidad en el ángulo multiazimutal además de la correspondiente al ángulo multicenital. Los resultados se compararon con simulaciones matemáticas basadas en las ecuaciones de propagación no lineal de neutrinos, en las que se introdujo el ángulo azimutal como una variable adicional a la del ángulo cenital. Se descubrieron distribuciones angulares no uniformes que eliminaban el crecimiento en pos de las inestabilidades de los sabores.

Los perfiles de densidad de materia y de neutrinos utilizados en el estudio de DENSE NEUTRINOS se extrajeron de modelos de explosiones de colapso de núcleo. Una característica sorprendente en estas simulaciones fue la emisión en un hemisferio de la estrella dominado por electrones neutrinos. En el hemisferio opuesto, los electrones antineutrinos y los neutrinos mostraron flujos similares

Gracias a las observaciones de neutrinos de alta energía realizadas en instalaciones como las del experimento IceCube y a la potencia de computación ofrecida por las arquitecturas en paralelo, la ciencia ya está en condiciones de ampliar los conocimientos que se poseen sobre la física que explica las supernovas de colapso de núcleo, una labor a la que contribuyó en gran medida el proyecto DENSE NEUTRINO.