En las profundidades de las montañas japonesas, en un enorme tanque lleno con 50.000 toneladas de agua pura, un grupo de científicos ha captado un sutil susurro del universo. El Super-Kamiokande —uno de los «telescopios de neutrinos» más sensibles del mundo— ha registrado los primeros indicios del llamado fondo difuso de neutrinos de supernovas (DSNB). Se trata de partículas nacidas en el infierno termonuclear de incontables explosiones estelares a lo largo de toda la historia del cosmos.
No es casualidad que a los neutrinos se les llame «fantasmas» o «espectros cósmicos». Estas partículas elementales apenas interactúan con la materia: billones de ellas atraviesan nuestro cuerpo cada segundo sin dejar rastro. Sin embargo, son precisamente ellas las que se llevan la mayor parte de la energía durante el estallido de una supernova. Cuando una estrella masiva agota su combustible, su núcleo colapsa, se desencadena una reacción en cadena y nacen aproximadamente 10^58 neutrinos, una cifra que incluso la imaginación tiene dificultades para procesar. La luz que vemos como un destello brillante representa solo cerca del 1 % de la energía de la explosión. El resto se escapa en forma de estas partículas esquivas.
Hasta ahora, los astrónomos solo habían observado neutrinos de una única supernova: la SN 1987A en la Gran Nube de Magallanes en 1987. Fue un evento ocurrido «en el vecindario», a tan solo 168.000 años luz de distancia. En cambio, los neutrinos de fondo son la voz colectiva de todas las supernovas que han estallado durante miles de millones de años en diversos rincones del universo. Se dispersaron en todas direcciones, se debilitaron enormemente y ahora «susurran» de forma casi imperceptible mientras atraviesan el espacio. Teóricamente, varios de estos neutrinos deberían pasar por cada centímetro cuadrado de la Tierra cada segundo.
La colaboración internacional Super-Kamiokande analizó los datos de 5.002 días de observaciones, entre 2008 y 2020 (con agua pura) y después de 2020, cuando se añadió gadolinio al agua para aumentar la sensibilidad. Los científicos filtraron cuidadosamente el ruido de los neutrinos atmosféricos, los rayos cósmicos y otras interferencias. En el rango de energía de 13 a 81 MeV, lograron aislar una señal estadísticamente significativa que coincide con las predicciones de los modelos de DSNB. La señal corresponde a unos 3,6 neutrinos por centímetro cuadrado por segundo, un valor que entra dentro de lo esperado. La relevancia estadística es por ahora de 2,6σ: todavía no es un descubrimiento formal (para lo cual se suele requerir 5σ), pero sí el primer «eco» convincente de la historia.
¿Por qué es esto importante? Las supernovas son las principales «forjas» de elementos pesados en el universo. El hierro de nuestra sangre, el calcio de los huesos y el oxígeno que respiramos fueron expulsados en su día por las explosiones de estrellas antiguas. Al estudiar los neutrinos de fondo, tenemos la oportunidad de asomarnos a las estadísticas de estas explosiones a lo largo de la historia cósmica: cuántas hubo, con qué energía y cómo influyeron en la evolución química de las galaxias. Es una ventana a los procesos que dieron forma precisamente al mundo en el que existimos.
De momento la señal es débil, pero el Super-Kamiokande sigue acumulando datos, y en el futuro se le unirán nuevos detectores. El silencioso murmullo de los fantasmas cósmicos se está convirtiendo gradualmente en un relato detallado sobre la dramática vida de las estrellas. Cada nuevo fotón o destello en el enorme tanque subterráneo nos acerca más a comprender cómo nació y cómo vive nuestro universo.
