Los cambios de sabor de los neutrinos podrían ser la «chispa» que desencadena algunas supernovas
Unas extrañas transformaciones cuánticas de los neutrinos podrían decidir si una estrella masiva explota o colapsa silenciosamente sobre sí misma. Un nuevo estudio revela que estas partículas fantasmales actuarían como el detonante de algunas de las supernovas más violentas del universo.
Por Enrique Coperías, periodista científico
El remanente de la supernova RCW 86, situado a unos 8.000 años luz de la Tierra, podría ser la huella de la explosión estelar observada por astrónomos chinos en el año 185. Los tonos azules y verdes muestran gas sobrecalentado por ondas de choque, mientras que el rojo revela polvo interestelar calentado tras una de las explosiones más violentas del universo. Cortesía: ESA/XMM-Newton & NASA/Chandra (X-ray); NASA/WISE/Spitzer (Infrared)
Un nuevo estudio internacional sugiere que unas esquivas transformaciones cuánticas de los neutrinos podrían desempeñar un papel decisivo en uno de los fenómenos más violentos del universo: las explosiones de supernova.
El trabajo, liderado por investigadores japoneses y publicado en la revista Physical Review Letters, apunta a que los llamados cambios rápidos de sabor de estas partículas subatómicas pueden, según las circunstancias, ayudar a que una estrella moribunda estalle o, por el contrario, dificultar la explosión.
La investigación aborda uno de los grandes enigmas de la astrofísica moderna: cómo consiguen explotar las estrellas masivas cuando agotan su combustible nuclear. Durante décadas, los científicos han pensado que los neutrinos —partículas casi sin masa que atraviesan la materia como fantasmas— son esenciales para desencadenar esas explosiones. Pero el mecanismo exacto sigue siendo extremadamente complejo.
Por qué los neutrinos son importantes en las supernovas
Cuando una estrella mucho más masiva que el Sol colapsa gravitacionalmente sobre sí misma, el núcleo se comprime hasta formar una estrella de neutrones. En ese proceso cataclísmico se libera una cantidad gigantesca de neutrinos. De hecho, durante unos pocos segundos, una supernova emite más energía en neutrinos que todas las estrellas de una galaxia juntas en forma de luz.
El problema es que, en muchos modelos teóricos, la onda de choque generada por el colapso se detiene antes de destruir la estrella. Los físicos creen que son precisamente los neutrinos los que reaniman esa onda de choque y permiten la explosión final.
Ahora, el nuevo estudio, dirigido por Shoichi Yamada, de la Facultad de Ciencias e Ingeniería, en la Universidad de Waseda, añade una pieza inesperada al rompecabezas: el comportamiento colectivo de los neutrinos podría cambiar radicalmente el desenlace.
Simulación de una supernova de nueve masas solares 260 milisegundos después del colapso estelar. La imagen compara un modelo sin oscilaciones de neutrinos (izquierda) con otro que incluye conversiones rápidas de sabor o FFC (derecha): la región delimitada en rojo muestra dónde se producen estos cambios cuánticos, capaces de alterar la propagación de la onda de choque y la dinámica de la explosión. Cortesía: Physical Review Letters
El fenómeno cuántico que podría decidir el destino de una estrella
Qué son los «cambios de sabor» de los neutrinos
Los neutrinos existen en tres tipos o sabores:
1️⃣ Los neutrinos electrónicos son los más comunes en procesos nucleares, como la fusión del Sol y las explosiones de supernova, y están asociados al electrón, una de las partículas básicas de la materia.
2️⃣ Los neutrinos muónicos aparecen en fenómenos de alta energía, como los rayos cósmicos que chocan con la atmósfera terrestre, y están vinculados al muón, una partícula similar al electrón pero mucho más pesada.
3️⃣ Los neutrinos tau son los más difíciles de detectar debido a su enorme energía y a que están relacionados con la tau, una partícula extremadamente inestable y masiva que apenas existe durante una fracción de segundo.
Lo más curioso de estas partículas es que pueden transformarse continuamente de una a otra mediante un fenómeno cuántico conocido como oscilación de neutrinos. El nuevo trabajo se centra en una variante extrema del fenómeno denominada conversión rápida de saboro FFC, por sus siglas en inglés. En determinadas condiciones, enormes enjambres de neutrinos pueden cambiar de identidad de manera colectiva y explosiva.
➡️ «Demostramos por primera vez que los cambios de sabor de los neutrinos pueden tener dos efectos opuestos —favorecer o inhibir la explosión— dependiendo de la estructura de la estrella progenitora», señalan los autores.
Simulaciones sin precedentes con superordenadores
Hasta ahora, los científicos sospechaban que estas conversiones rápidas podían influir en las supernovas, pero los resultados eran contradictorios. Algunos estudios sugerían que favorecían la explosión; otros, que la inhibían. El problema residía en que los modelos simplificados utilizados hasta ahora no podían describir de forma correcta la distribución angular de los neutrinos, un detalle crucial para saber cuándo aparecen estas oscilaciones colectivas.
Para resolverlo, el equipo utilizó simulaciones numéricas extraordinariamente complejas que siguen el movimiento de los neutrinos en múltiples direcciones de manera simultánea. El cálculo se realizó en superordenadores japoneses como el Fugaku y el Wisteria, algunos de los más potentes del mundo.
Los investigadores simularon el colapso de estrellas de distintas masas, desde nueve hasta veinte veces la masa solar. El resultado fue sorprendente: el impacto de los neutrinos depende críticamente de la cantidad de materia que cae hacia el núcleo en el momento del colapso.
El remanente de supernova Cassiopeia A, observado en rayos X por el telescopio espacial Chandra, muestra los elementos expulsados tras la explosión de una estrella masiva hace unos 340 años. Los colores revelan la distribución de silicio, azufre, calcio y hierro, mientras que el recuadro amplía regiones internas donde la estrella comenzó a reorganizarse violentamente pocas horas antes de estallar. Cortesía: NASA/CXC/Meiji Univ./T. Sato et al.; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk
El gran hallazgo: los neutrinos pueden ayudar o impedir una supernova
En las estrellas menos masivas, las conversiones rápidas de sabor parecen actuar como un acelerador de la explosión. Las simulaciones muestran que la onda de choque revive antes y se expande con más energía. En cambio, en las estrellas más pesadas el efecto es el contrario: las oscilaciones reducen la eficacia del calentamiento producido por los neutrinos y dificultan la explosión.
La clave está en un delicado equilibrio energético. Cuando los neutrinos electrónicos se transforman en otros tipos, aumenta su energía media, lo que favorece el calentamiento del material estelar. Pero, al mismo tiempo, disminuye el número total de neutrinos capaces de transferir energía. Dependiendo de cuál de esos efectos domine, la explosión se fortalece o se debilita.
➡️ «Los cambios de sabor favorecen la expansión de la onda de choque en modelos con bajas tasas de acreción, mientras que pueden inhibir la dinámica en entornos con alta acreción», concluyen los autores en su artículo.
Cómo los neutrinos deforman la explosión de una estrella
Las simulaciones revelan además un fenómeno especialmente llamativo: las oscilaciones de neutrinos no se producen de forma uniforme dentro de la estrella. Surgen en regiones concretas y anisotrópicas —zonas donde un fenómeno no se comporta igual en todas las direcciones—, lo que genera deformaciones asimétricas en la explosión. En otras palabras, los neutrinos podrían influir en la forma misma de la supernova.
Las imágenes incluidas en el estudio muestran cómo determinadas regiones interiores de la estrella experimentan conversiones rápidas de sabor mientras otras permanecen estables. Allí donde aparecen estas transformaciones, la onda de choque se expande con mayor intensidad.
Según los investigadores, esto demuestra que los neutrinos no solo transportan energía, sino que también podrían moldear la geometría de la explosión.
Comparación entre dos modelos que simulan el comportamiento de los neutrinos en el interior de una supernova. La imagen de la derecha, más precisa, muestra cómo las conversiones rápidas de sabor (FFC) aparecen en amplias regiones alrededor del núcleo estelar, mientras que el método simplificado de la izquierda apenas detecta el fenómeno, lo que podría llevar a interpretar incorrectamente cómo explotan las estrellas masivas. Cortesía: Physical Review Letters
Qué implicaciones tiene este descubrimiento para la física y la cosmología
El hallazgo tiene implicaciones profundas para la astrofísica. Las supernovas no solo marcan el final de las estrellas masivas; también son las fábricas cósmicas donde se crean muchos de los elementos químicos esenciales para la vida, desde el oxígeno hasta el hierro. Comprender cómo explotan es clave para entender la evolución química del universo.
Además, los neutrinos son uno de los mayores desafíos de la física moderna. Apenas interactúan con la materia y siguen siendo profundamente misteriosos. Miles de millones atraviesan cada segundo nuestros cuerpos sin dejar rastro. Sin embargo, en el interior de una estrella moribunda pueden dominar procesos capaces de destruir mundos.
El estudio también cuestiona algunas técnicas ampliamente utilizadas en simulaciones astrofísicas. Los autores comprobaron que muchos métodos aproximados reconstruyen incorrectamente la distribución angular de los neutrinos y pueden incluso detectar falsas oscilaciones que no existen realmente.
➡️ «Los métodos basados en momentos angulares bajos no contienen suficiente información para capturar la mayoría de los cruces angulares que aparecen en las supernovas —adviertenYamada y sus colegas—. Esto implica que el tratamiento multiangular es imprescindible».
Esa conclusión puede obligar a revisar numerosos modelos desarrollados durante los últimos años. El precio, sin embargo, es enorme: las simulaciones multiangulares requieren una capacidad computacional gigantesca y consumen cantidades masivas de tiempo de cálculo.
La supernova SN 1987A, la explosión estelar más cercana observada desde la invención del telescopio, muestra en esta secuencia de imágenes captadas por el Hubble cómo su anillo de gas fue iluminándose y transformándose entre 1994 y 2016. Los puntos brillantes, similares a un collar de perlas cósmico, surgieron cuando la onda de choque de la explosión atravesó el material expulsado por la estrella miles de años antes de morir. Cortesía: NASA, ESA and R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Gordon and Betty Moore Foundation) and P. Challis (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)
Qué ocurrirá cuando se detecte la próxima supernova cercana
Aun así, los autores reconocen que su trabajo no es definitivo. El comportamiento colectivo de los neutrinos sigue siendo muy difícil de modelizar, y existen otros fenómenos cuánticos que podrían alterar todavía más el panorama. Entre ellos destacan las llamadasinestabilidades colisionales, capaces de producir estados aún más complejos en el plasma de neutrinos del interior estelar.
La próxima gran oportunidad para comprobar estas teorías llegará con la detección de una supernova cercana en nuestra galaxia. Si una estrella masiva explotara hoy en la Vía Láctea, observatorios como el Super-Kamiokande (Japón), el IceCube (Artántida) o la misión espacial JUNO registrarían una avalancha de neutrinos sin precedentes. Ese flujo podría contener las huellas directas de estas conversiones rápidas de sabor.
Sería una ocasión histórica. La última vez que los astrónomos detectaron neutrinos procedentes de una supernova fue en 1987, con la explosión de SN 1987A, en la Gran Nube de Magallanes. Desde entonces, la tecnología ha avanzado enormemente.
Quizá entonces podamos comprobar si estas partículas fantasmales, capaces de atravesar galaxias enteras sin apenas interactuar, son también las responsables últimas de encender algunas de las explosiones más poderosas del cosmos.▪️(17-mayo-2026)
PREGUNTAS&RESPUESTAS: Neutrinos y Supernovas
💥 ¿Qué es una supernova?
Una supernova es una explosión estelar extremadamente energética que ocurre al final de la vida de algunas estrellas masivas.
💥 ¿Qué son los neutrinos?
Los neutrinos son partículas subatómicas casi sin masa que interactúan muy débilmente con la materia.
💥 ¿Qué significa cambio de sabor en los neutrinos?
Es un fenómeno cuántico mediante el cual un neutrino puede transformarse en otro tipo diferente mientras se desplaza.
💥 ¿Por qué este descubrimiento es importante?
Porque podría explicar mejor cómo explotan las estrellas masivas y cómo se generan muchos de los elementos químicos presentes en el universo.
💥 ¿Se ha observado directamente este fenómeno?
No todavía. Las conclusiones proceden de simulaciones avanzadas, aunque futuras detecciones de supernovas podrían confirmarlo.
FÍSICA DE PARTÍCULAS
Fuente: Ryuichiro Akaho, Hiroki Nagakura, Wakana Iwakami, Shun Furusawa, Akira Harada, Hirotada Okawa6, Hideo Matsufuru, Kohsuke Sumiyoshi and Shoichi Yamada. Bifurcated Impact of Neutrino Fast Flavor Conversion on Core-Collapse Supernovae Informed by Multiangle Neutrino Radiation Hydrodynamics. Physical Review Letters (2026). DOI: https://doi.org/10.1103/fksy-1jtw
