Fem un parèntesi en la sèrie d’articles sobre binàries per parlar d’Antònia Font i els neutrins. Tots els qui els hem escoltat sabem que les lletres de Joan Miquel Oliver inclouen moltes referències a la Física i, en particular a l’Astrofísica i la Cosmologia. Un tema del seu darrer àlbum Venc amb tu, que és una joieta, resumeix perfectament el que dic. Això, però, ja ho va explicar Del buit al Tot en un fil de twitter que recomane llegir.
Dissabte passat vam gaudir un concert fantàstic del grup a València. Pau Debon va introduir el tema Neutrins de Vostè és aquí parlant-nos d’unes partícules petitíssimes que ens travessen de continu, que travessen les parets del teatre i els nostres cossos, i qualsevol paret. ‘Neutrins que tot ho travessen, a mils en micro-tempestes, petits, traspassen es cossos, atòmics, inclús no tan grossos.’ Efectivament, travessen fins i tot el nostre planeta!
La lletra de la cançó, breu, és un poema de quatre versos que concentra la fascinació que produeixen en l’autor. ‘Neutrins, pareix impossible, sou tot matèria intangible, neutrins, amics invisibles, sou indestructibles, tranquils.’
I d’on venen aquests amics invisibles, indestructibles, tranquils? Els neutrins van ser descoberts arran d’una predicció teòrica de Wolfgang Pauli l'any 1930, que els va anticipar com una solució a un problema de conservació de l’energia en certes reaccions nuclears. La seua detecció experimental en els anys cinquanta per l’equip liderat per C. Cowan i F. Reines va obrir una nova finestra a l’Univers.
Efectivament, del Cosmos ens n’arriben de manera contínua, amb quatre possibles orígens: generats en el procés de fusió nuclear al nucli del Sol, del fons de neutrins que es van produir poc després del Big Bang per col·lisions de raigs còsmics amb àtoms de l’atmosfera que donen neutrins i altres partícules com productes, o directament de fenòmens de l’Univers Violent: supernoves, galàxies actives...
Els primers, nombrosos per la proximitat del Sol, ens travessen després d’uns huit minuts de viatge des del nucli solar. En contrast, una estimació simplista permet estimar que un paquet d’energia o partícula de llum, un fotó per als amics, necessita entorn d’un milió d’anys per arribar des del nucli del Sol a la seua superfície (i huit minuts més fins a la Terra). Els neutrins, però, tot ho travessen, a mils en micro-tempestes, petits, traspassen es cossos....
En el cas del fons de neutrins (equivalent al fons de radiació de microones), es tracta del fòssil d’aquestes partícules alliberades quan la densitat de l’Univers va travessar el llindar que els impedia propagar-se. Tan dens era l’Univers tot just abans! La densitat d’un medi que puga atrapar els neutrins depèn de l’energia del neutrí, però, per fer-nos-en una idea, seria de l’ordre o superior la densitat d’un nucli atòmic (1017 kg/m3).
Dels raigs còsmics i el seu origen en vam parlar en aquest blog. Passem, per tant, a les supernoves i les galàxies actives. En el primer cas, durant el col·lapse d’una estrella massiva es produeixen reaccions nuclears en cadena. Com a conseqüència, se’n produeixen molts de neutrins. Quan la densitat de l’estrella col·lapsada es fa prou gran, queden atrapats i depositen tota l’energia que arrosseguen dins del mateix objecte. El paradigma actual d’explosions supernova inclou aquest procés com fonamental per a l’explosió: els neutrins, indestructibles, tranquils, en serien els protagonistes!
Pel que fa a les galàxies actives, els detectors de partícules actuals cerquen correlacions amb els dolls que tenen un angle petit amb la línia d’observació, els blàzars.1 Aquests dolls aporten emissió brillant a molt altes energies (raigs gamma) i són candidats a ser origen d’emissió de neutrins. De moment, n’hi ha dues galàxies actives amb aquestes propietats que han estat assenyalades com possibles emissores d’uns neutrins que van ser detectats fa uns anys per IceCube, el detector que n’hi ha a l’Antàrtida. Aquest observatori detecta neutrins provinents tant de l'Hemisferi Sud com del Nord! I és que, com que els neutrins tot ho travessen també és molt difícil detectar-los!
En Astrofísica n’hi ha una broma (exagerada?) sobre aquests números: per fer una tesi doctoral d’observacions en el visible cal acumular milions i milions de fotons d’aquesta banda de l’espectre; en raigs X en caldrien uns quants milers; ara bé, amb un grapat de neutrins se'n poden fer centenars.
Mentre Pau Debon ens cantava els versos assegut en un banquet, ens van travessar, només provinents del Sol, entre 1016 i 1017 neutrins al llarg dels 100 segons de la cançó. I és probable que cap ni un d'ells s'aturara ni un segon amb nosaltres. Indiferents, tranquils, van seguir el seu camí cap a altres indrets de l'Univers.
Què divertit, i bonic, lo que escriu Oliver quan està avorrit.
En les entrades anteriors hem vist com l'Astrofísica es va desenvolupar a partir de les deduccions observacionals de les propietats físiques dels astres, en la banda visible de l'espectre electromagnètic, amb telescopis òptics. En properes entrades, parlarem del desenvolupament de les observacions astronòmiques en tot l'espectre. Tanmateix, ara ens centrarem en un aspecte transversal, com és la interpretació de noves observacions en clau 'marciana'.
Efectivament, la segona meitat del segle XX va ser testimoni d'una eclosió de l'afecció al món de la investigació sobre la possible existència de vida intel·ligent a l'Univers (perquè potser no n'hi ha ni rastre al nostre planeta, com deien els Monty Python). La ciència astronòmica no ha quedat al marge del que podríem anomenar una obsessió social. Ni tan sols l'Univers violent s'ha estalviat les interpretacions a l'ús...
El desenvolupament de la Radioastronomia va ser el principal soci de les interpretacions marcianoides de les noves observacions en aquesta banda. El motiu és ben senzill: les emissions en ràdio es feien servir al nostre planeta amb l'objecte de comunicar punts distants; per tant, la detecció d'emissions en ràdio en l'espai podia ben bé estar associada a emissions d'altres civilitzacions.
Aquest raonament sembla del tot lògic i evident en els caps de les persones d'una època en què allò de les civilitzacions extra-terrestres estava de moda (còmics, pel·lícules, històries a la ràdio, nous descobriments astronòmics...). Tanmateix, i com sol passar en aquests casos, hi sol haver una explicació alternativa que ni tan sols ens passa pel cap de tan capficats com estem en el corrent principal de pensament de la nostra època. Sortosament, la manera en què es treballa en ciència genera una protecció natural enfront del fenomen de la interpretació prematura i esbiaixada. Així, noves observacions i revisions crítiques dels resultats permeten destapar explicacions alternatives i més ajustades.
Per exemple, l'any 1963, amb tota la solemnitat, un grup de radio-astrònoms soviètics, liderats per Nikolai Kardaixov va anunciar la possible detecció de senyals provinents d'una civilització molt avançada tecnològicament. El mateix Kardaixov havia creat una escala per determinar el grau de desenvolupament de les civilitzacions, en funció de la quantitat d'energia que són capaces de generar i gestionar. Les observacions del grup soviètic, punteres en aquell moment, mostraven emissions en ràdio amb uns patrons variables, però intensos. Tot clar, sense dubtes, es tractava emissions amb objectius comunicatius i allò es va fer públic en notòria i solemne roda de premsa.
En realitat, com es va demostrar més tard, allò que havien descobert era el blàzar, en la nomenclatura actual, CTA 102. Observacions fetes pel mateix grup en els anys posteriors van demostrar que es tractava d'una font astrofísica i no d'una font artificial d'emissions; una galàxia activa situada a milers de milions d'anys-llum de distància, un dels escenaris més violents del nostre Univers.
Al centre de CTA 102 hi ha un forat negre supermassiu, per al qual s'ha calculat una massa de deu mil milions de masses solars. Aquest forat negre incorpora gas que ha estat aportat possiblement per una galàxia satèl·lit caiguda sobre CTA 102. A l'Univers més jove, el que observem a aquestes enormes distàncies, la col·lisió entre galàxies era un esdeveniment relativament freqüent. Així, les galàxies més petites queien sobre les més grans en un procés anomenat 'jeràrquic'. S'entén que eixe gas aportat per les galàxies petites va acabar apropant-se al centre de gravetat de la galàxia activa, on hi ha la bèstia, esperant per engolir-lo.
En resum, no es tractava de marcians, sinó una manifestació brutal d'activitat galàctica... Un altre cas ben conegut, tot i que menys solemne, va ser la indicació que va fer Jocelyn Bell al paper on hi havia les seues dades de la primera detecció d'un púlsar. El pols de la radiació era tan regular que davant la manca d'una altra explicació l'estudianta Jocelyn Bell la va nomenar, de manera jocosa, LGM-1, on LGM és l'acrònim de 'little green men'. Realment, tot i que evidentment els podia passar pel cap aquesta explicació, l'anotació va quedar en anècdota perquè J. Bell i el seu supervisor de tesi, A. Hewish van buscar altres explicacions físiques. Finalment van arribar a la conclusió que el que estaven observant era un estel de neutrons, altament magnetitzat, amb una emissió tipus far en ones de ràdio. Tampoc no hi havia marcians, doncs, sinó una manifestació d'una altra cara de l'Univers violent: les explosions de supernova i la creació d'estrelles compactes, que giren a velocitats altíssimes sobre si mateixos.
Recentment, la dràstica variació en l'emissió d'una estrella a la nostra Galàxia, KIC 8462852 o Tabby's Star (en honor a la seua descobridora), havia estat fruit de l'especulació sobre la possible absorció del flux de l'estel per part d'una civilització avançada. Segons l'escala de Kardashev, les civilitzacions de tipus II serien capaces de controlar i usar l'energia generada per l'estel del seu sistema planetari. Un mecanisme anomenat 'esfera de Dyson' podria servir la civilització per a prendre l'energia de l'estrella, ocultant la seua brillantor a observadors externs, com nosaltres.
També fa poc s'ha especulat amb la possibilitat que un objecte, anomenat Oumuamua, amb trajectòria i morfologia peculiar que passa pel nostre Sistema Solar siga una nau interestel·lar pilotada per éssers forasters, més que no un asteroide. Tanmateix, com sempre, hi ha explicacions alternatives que possiblement seran més encertades, com per exemple la presència d'un conjunt d'asteroides del mateix sistema estel·lar que podrien ocultar l'estrella en el cas de KIC; o una dinàmica complexa, però ben possible, en el cas de l'asteroide-ovni. Aquestes explicacions resulten ser rebudes, injustament, de manera desapassionada, com una aixafada de guitarra, però, no és la naturalesa suficientment engrescadora?
En conclusió, l'obsessió encara ens ronda, potser per la necessitat quotidiana d'adrenalina. Tot plegat, aquestes hipòtesis són perfectament vàlides, però no es poden convertir en certeses que alimenten les nostres addiccions. Sort que en ciència es revisen idees, hipòtesis i resultats de manera crítica i continuada.
