"Partícula fantasma" de alta energia. originada
en una galaxia distante.!!
La ilustración de un artista de un blazar como el que recientemente se descubrió que acelera los neutrinos y los rayos cósmicos a velocidades tremendas. El agujero negro supermasivo en el centro del disco de acreción envía un pequeño chorro de materia de alta energía al espacio, perpendicular al disco.
Crédito: DESY, Science Communication Lab
Los astrónomos han rastreado un neutrino de alta energía a su fuente cósmica por primera vez, resolviendo un misterio centenario en el proceso.
Los neutrinos son partículas subatómicas casi sin masa que no tienen carga eléctrica y, por lo tanto, interactúan raramente con su entorno. De hecho, trillones de estas "partículas fantasma" fluyen a través de nuestros cuerpos sin que lo notemos..
La mayoría de estos neutrinos provienen del sol. Pero un pequeño porcentaje, que cuenta con energías extremadamente altas, se ha disparado a nuestro entorno desde un espacio muy profundo. La elusividad inherente de los neutrinos ha impedido a los astrónomos determinar el origen de tales vagabundos cósmicos, hasta ahora. [ Rastreando un neutrino a su fuente: El descubrimiento en imágenes ]
Las observaciones del IceCube Neutrino Observatory en el Polo Sur y una serie de otros instrumentos permitieron a los investigadores rastrear un neutrino cósmico a un distante blazar, una enorme galaxia elíptica con un agujero negro supermasivo de giro rápido en su centro.
Y hay más. Los neutrinos cósmicos van de la mano con los rayos cósmicos, partículas cargadas de gran energía que impactan en nuestro planeta continuamente. Entonces, el nuevo hallazgo de estos blazares como aceleradores de al menos algunos de los rayos cósmicos.
Los astrónomos se han preguntado sobre esto desde que los rayos cósmicos se descubrieron por primera vez en 1912. Pero se vieron frustrados por la naturaleza cargada de las partículas, que dicta que los rayos cósmicos son arrastrados por varios objetos a medida que se desplazan por el espacio.
"Hemos estado buscando las fuentes de los rayos cósmicos durante más de un siglo, y finalmente encontramos una ", dijo a Space el científico principal del IceCube Neutrino Observatory y profesor de física de la Universidad de Wisconsin-Madison. com. [ Física absurda: las pequeñas partículas más frescas en la naturaleza ]
Ilustración artistica, basada en una imagen real del laboratorio IceCube en el Polo Sur, una fuente distante emite neutrinos que los sensores IceCube detectan debajo del hielo.
Crédito: IceCube / NSFUn esfuerzo de equipo
IceCube, que es administrado por la Fundación Nacional de Ciencias de los EE. UU. (NSF), es un dedicado cazador de neutrinos. La instalación consta de 86 cables, que dentro de pozos se extienden aproximadamente 1,5 millas (2,5 kilómetros) en el hielo de la Antártida. Cada cable, a su vez, contiene 60 "módulos ópticos digitales" de tamaño de baloncesto, que están equipados con detectores de luz sensibles.
Estos detectores están diseñados para captar la luz azul característica emitida después de que un neutrino interactúa con un núcleo atómico. (Esta luz es arrojada por una partícula secundaria creada por la interacción. Y en caso de que se pregunte: Todo ese hielo superpuesto impide que partículas distintas a los neutrinos lleguen a los detectores y ensucien los datos). Estos son eventos raros; IceCube detecta solo un par de cientos de neutrinos por año, dijo Halzen.
La instalación ya ha hecho grandes contribuciones a la astronomía. En 2013, por ejemplo, IceCube realizó la primera detección confirmada de neutrinos desde más allá de la Vía Láctea. Los investigadores no pudieron precisar la fuente de esas partículas fantasma de alta energía en ese momento.
El 22 de septiembre de 2017, sin embargo, IceCube recogió otro neutrino cósmico. Fue extremadamente enérgico, con aproximadamente 300 teraelectrones voltios, casi 50 veces más que la energía de los protones que circulan a través del acelerador de partículas más poderoso de la Tierra, el Gran Colisionador de Hadrones .
Dentro de 1 minuto de la detección, la instalación envió una notificación automática, alertando a otros astrónomos sobre el hallazgo y retransmitiendo coordenadas al pedazo de cielo que parecía albergar la fuente de la partícula.
La comunidad respondió: casi 20 telescopios en el suelo y en el espacio recorrieron ese parche a través del espectro electromagnético, desde ondas de radio de baja energía hasta rayos gamma de alta energía. Las observaciones combinadas rastrearon el origen del neutrino hasta un blazar ya conocido llamado TXS 0506 + 056, que se encuentra a unos 4 mil millones de años luz de la Tierra.
Por ejemplo, observaciones de seguimiento de varios instrumentos diferentes, incluyendo el Telescopio Espacial Fermi de rayos gamma de la NASA y el Telescopio Cherenkov de Imágenes Gammaasmórficas Mayores (MAGIC) en las Islas Canarias, revelaron una poderosa ráfaga de luz de rayos gamma desde TXS 0506 + 056. [ Universo de Rayos Gamma: Fotos del Telescopio Espacial Fermi de la NASA ]
El equipo de IceCube también revisó sus datos de archivo y encontró más de una docena de otros neutrinos cósmicos que parecían provenir del mismo blazar. Estas partículas adicionales fueron recogidas por los detectores desde finales de 2014 hasta principios de 2015.
"Todas las piezas encajan", dijo en un comunicado Albrecht Karle, científico senior de Ice Cube y profesor de física de UW-Madison. "La llamarada de neutrinos en nuestros datos de archivo se convirtió en confirmación independiente. Junto con las observaciones de otros observatorios, es una evidencia convincente de que este blazar es una fuente de neutrinos extremadamente energéticos y, por lo tanto, de rayos cósmicos de alta energía ".
Los resultados se informan en dos nuevos estudios publicados en línea hoy (12 de julio) en la revista Science. Puedes encontrarlos aquí y aquí .
Multimessenger astrofísica en aumento
Los Blazar son un tipo especial de galaxia activa superluminosa que lanza chorros gemelos de luz y partículas, uno de los cuales apunta directamente a la Tierra. (Eso es en parte por qué los blazars nos parecen tan brillantes, porque estamos en la línea de los disparos a reacción).
Los astrónomos han identificado varios miles de blazars en todo el universo, ninguno de los cuales se ha encontrado aún arrojándonos neutrinos como el TXS 0506 + 056.
"Hay algo especial en esta fuente, y tenemos que descubrir de qué se trata", dijo Halzen a Space.com.
Esa es solo una de las muchas preguntas planteadas por los nuevos resultados. Por ejemplo, a Halzen también le gustaría saber el mecanismo de aceleración: ¿cómo, exactamente, los blazar obtienen neutrinos y rayos cósmicos a velocidades tan tremendas?
Halzen expresó optimismo sobre la respuesta a tales preguntas en un futuro relativamente próximo, citando el poder de la "astrofísica multimessenger" (el uso de al menos dos tipos diferentes de señales para interrogar al cosmos) en exhibición en los dos nuevos estudios.
El descubrimiento de neutrinos sigue de cerca a otro hito multimessenger: en octubre de 2017, los investigadores anunciaron que habían analizado una colisión entre dos estrellas de neutrones superdensas al observar tanto la radiación electromagnética como las ondas gravitacionales emitidas durante el evento dramático.
"La era de la astrofísica multimessenger está aquí", dijo el director de la NSF France Cordova en la misma declaración. "Cada mensajero, desde la radiación electromagnética, las ondas gravitacionales y ahora los neutrinos, nos da una comprensión más completa del universo y nuevos conocimientos importantes sobre los objetos y eventos más poderosos en el cielo".
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