Diari de recerca | Tecnologia i enginyeria

El 4 de juliol del 1054, astrònoms xinesos varen notar que hi havia una nova estrella a la constel·lació de Tauro. L’estrella era molt brillant, tant que durant 23 dies va ser possible observar-la inclús durant el dia. Els escrits xinesos han arribat als nostres dies  i mercès a ells sabem on estava localitzada l’estrella.

És possible que alguns dibuixos dels indis Anasazi (ubicats en l’actual Arizona i Nou Mèxic) siguin també una representació gràfica d’aquest esdeveniment. Per als xinesos, també sabem que dos anys més tard, l’estrella havia desaparegut, és a dir, ja no era visible a simple vista. Quan avui mirem cap a la mateixa direcció, a través d’un telescopi, en el lloc de l’estrella veiem un objecte espectacular, l’anomenada Nebulosa del Cangrejo.

El que els astrònoms xinesos varen observar va ser l’explosió d’una Supernova, un episodi que té lloc al final de la vida de les estrelles amb masses 8 o més vegades més grans que la massa del nostre Sol. Es tracta d’episodis relativament rars, es pensa que en una galàxia com la nostra s’esdevé una explosió cada 50 anys. Algunes d’aquestes explosions són visibles a simple vista (es veuen com a estrelles que apareixen de cop). Hi ha testimonis històrics d’unes 10 Supernoves a la nostra galàxia, l’última observada per Kepler en 1604. Però al cosmos, hi ha milers de milions de galàxies, amb els telescopis s’observen supernoves, en altres galàxies, pràcticament a diari. Aquestes explosions són algunes de les més violentes que es donen al cosmos. L’energia alliberada a les mateixes és tal que la brillantor de la supernova és durant alguns dies tan gran com la de tota la galàxia que la conté. L’energia alliberada en uns dies és similar a l’energia alliberada en tota la història de l’estrella, durant milers de milions d’anys. Això és quelcom difícil de comprendre o ni tan sols d’imaginar.

Més sorprenent encara, la majoria d’aquesta energia alliberada, el 99%, ho és en forma de neutrins! El que veiem, en forma de llum, no arriba a l’1%.

Però el fet que es produeixi tal quantitat de neutrins, no deixava de ser, sinó, una teoria no verificada. Malgrat l’inimaginable número de neutrins produïts, les altres galàxies estan tan lluny de nosaltres que no ens n’arriben els suficients per tal de ser detectats de manera fiable. A més, fins ahir en temps astronòmics, ni sabíem detectar neutrins ni sabíem, tan sols, que existissin. Aquesta situació va canviar de manera dràstica el 1987, concretament el dia 23 de febrer. L’astrònom Ian Shelton estava revelant una placa fotogràfica amb una imatge de l’anomenada Gran Nube de Magallanes, presa a l’observatori de Las Campanas, a Xile. Quan ho estava fent, es va adonar que apareixia un objecte brillant que no estava allí en les fotografies prèvies. Ell mateix va sortir del laboratori i va poder observar a simple vista la Supernova, a la qual va anomenar SN1987A. La notícia va ser difosa molt aviat entre els diferents observatoris i des d’aleshores, aquesta supernova ha estat estudiada en molt detall.

Vols saber perquè tenen noms tan complexos les supernoves?

Afortunadament, en aquests moments hi havia alguns detectors de neutrins en funcionament. Dos detectors, el Kamiokande al Japó i el IMB als EE.UU. (situat en una antiga mina de sal, sota el llac Erie, prop de Cleveland) varen detectar 12 i 8 neutrins, respectivament, en un interval de temps coincident d’uns 15 segons. De fet, aquest interval de temps va precedir en 18 hores a la primera detecció visual. La Gran Nube de Magallanes és una petita galàxia satèl·lit de la nostra, situada a uns 170.000 anys-llum de distància. El número de neutrins observats està d’acord amb el què s’esperava, donada aquesta distància i donada la teoria sobre com es produeixen neutrins en les Supernoves. També està d’acord amb la teoria, el fet que els neutrins ens arribessin, fonamentalment, en un interval d’uns segons. Sense entrar en detalls, l’observació de la Supernova 1987A va confirmar la teoria de l’explosió de les supernoves, on els neutrins juguen un paper essencial. Els neutrins de la Supernova 1987A són els únics detectats des de més enllà del sistema solar. Si avui tinguéssim una explosió d’una Supernova a la nostra galàxia, observaríem els neutrins de la mateixa en més detall, sens dubte. Quan esperem que passi això? L’última observació data del 1604 i n’esperem una cada 50 anys. El més probable és que hi hagi hagut altres supernoves que han explotat des dels dies de Kepler, però, segurament, ho varen fer en una zona no visible des del nostre lloc a la galàxia. Amb els neutrins no tenim aquest problema, qualsevol lloc és visible. Per altra banda, per a Supernoves d’altres galàxies encara no tenim els detectors adequats per a detectar neutrins, ja que ens n’arriben molt pocs.

Són les Supernoves les úniques fonts possibles de neutrins còsmics? Pensem que no. Detectors com l’ICE CUBE estan essent construïts amb l’esperança de detectar neutrins còsmics.

Què en resta avui de la Supernova 1987A? Com s’ha dit abans, aquesta Supernova és la primera estudiada en detall. En l’actualitat, el què s’observa és de nou una Nebulosa en la qual es poden veure dos anells.

Des de la detecció de neutrins de la supernova SN1987A els detectors de neutrins estan a l’aguait contínuament, per a veure si en podem detectar una altra. Superkamiokande està connectat a una xarxa de Supernoves que avisa a l’experiment sobre l’aparició d’una Supernova propera a nosaltres (les llunyanes no són detectables per manca de flux de neutrins). També SuperKamiokande mira, contínuament, les dades recollides del detector per a poder avisar en cas de veure’n una. Al Superkamiokande una Supernova es veuria com una activitat alta dels fotomultiplicadors en un període de temps curt (unes desenes de segons). Però, és clar, no tot el soroll són Supernoves. No és rara la nit (o el dia: les Supernoves no ho distingeixen) en la qual fent guàrdia en el detector no hi hagi una d’aquestes alarmes. Al final, resulta que no és més que un fotomultiplicador que “s’ha tornat boig”, i si no és així, te n’assabentareu pels diaris! Això, almenys, ens manté desperts durant aquestes nits interminables.

Espero que us hagi agradat compartir la història de la descoberta d’una Supernova i la seva relació amb els neutrins.

Fins al proper missatge!