Por primera vez un equipo internacional de científicos ha encontrado el origen de un neutrino cósmico de fuera de la Vía Láctea. Esta ‘partícula fantasma’ hace de ‘chivato’ señalando el origen de una fuente de rayos cósmicos, uno de los grandes misterios de la física moderna. Dos artículos publicados este viernes en Science confirman por primera vez que aparte de neutrinos, los rayos gamma son producidos parcialmente por protones de alta energía en los chorros de agujeros negros supermasivos. Estas enormes fuentes de energía se denominan blazars. En este caso el designado como TXS 0506 + 056 (situado en la constelación de Orión a unos 4 mil millones de años luz), fue señalado como una posible fuente, tras recibir una alerta del detector de neutrinos IceCube el 22 de septiembre de 2017.
Un blazar es una galaxia elíptica gigante con un enorme agujero negro que gira rápidamente en su núcleo. Una característica distintiva es que los chorros gemelos de luz se emiten a lo largo del eje de la rotación del agujero negro, en el caso de TXS 0506 + 056, uno de ellos apunta a la Tierra. El hallazgo se ha llevado a cabo gracias a las observaciones astronómicas multimensajero (que obtienen información de distintas fuentes) y pretende desvelar un misterio de hace más de cien años: el hasta ahora desconocido lugar de nacimiento de la radiación cósmica, descubierta por el físico Victor Hess en 1912. Los rayos cósmicos, que son partículas altamente energéticas (en su mayoría protones de altas energías) que continuamente atraviesan la Tierra desde espacio exterior, han arrastrado hasta ahora el mismo misterio. ¿De donde vienen?.
Resulta casi imposible rastrear la trayectoria de estos rayos hasta su origen puesto que la mayoría son partículas cargadas, que influenciadas por los campos magnéticos que llenan el espacio, deforman sus trayectorias. No ‘viajan’ en línea recta, se desvían, lo que imposibilita su localización. Aquí es donde entran en juego estos chivatos cósmicos, los neutrinos, cuya creación está siempre asociada a interacciones de protones. Estas partículas junto con los fotones, carecen de carga eléctrica, lo que les permite ‘viajar’ por el Universo sin desviarse. A su vez indican a los investigadores que el blazar, origen del neutrino detectado, es capaz de acelerar protones a muy altas energías, por lo que podría ser una fuente de la radiación cósmica.
El experimento IceCube (un telescopio de neutrinos situado en la estación Amundsen-Scott del Polo Sur), transmitió las coordenadas de dónde probablemente llegó el neutrino. Un sistema de alerta, casi en tiempo real, fue desencadenado el 22 de septiembre de 2017 por un solo neutrino de muy alta energía, que chocó con un núcleo atómico en el hielo antártico cerca de los detectores.Entonces varios observatorios de rayos gamma, el Telescopio Espacial Fermi de la NASA y los dos telescopios Cherenkov MAGIC localizados en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en las Islas Canarias, detectaron un destello de rayos gamma de alta energía que también parecían provenir del blazar, tras observarlo durante 41 horas para obtener información adicional.
Además, investigadores del departamento de Estructura de la Materia, Física Térmica y Electrónica (EMFTE) de la UCM tuvieron un papel relevante en MAGIC y Fermi-LAT. En particular, el Grupo de Altas Energías, pionero en el campo de la Física de Astropartículas en España, que contribuye a construir detectores para este tipo de radiaciones en el Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM). Fermi fue el primer telescopio que identificó una actividad proveniente de TXS 0506 + 056 dentro de los 0,06 grados de la dirección del neutrino de IceCube. En una década de observaciones, esta fue la llamarada más fuerte de rayos gamma, los fotones de mayor energía. Tras la detección del 22 de septiembre, el equipo rastreó los datos de archivo del detector y descubrió una llamarada de más de una docena de neutrinos astrofísicos detectados a finales de 2014 y principios de 2015, coincidiendo con el mismo blazar.
Los resultados demuestran la ventaja de combinar las señales de diferentes mensajeros cósmicos, como neutrinos y fotones. La detección de los neutrinos de mayor energía requiere un detector de partículas masivo, el IceCube, que es el más grande del mundo con 5.000 sensores de luz dispuestos en una cuadrícula. Abarca un kilómetro cúbico de hielo puro a kilómetro y medio bajo la superficie del Polo Sur. Cuando un neutrino interactúa con el núcleo de un átomo crea una partícula secundaria cargada, esta produce un cono característico de luz azul que IceCube detecta. Tanto la partícula cargada como la luz se mantienen fijos con respecto la dirección del neutrino, facilitando a los científicos hallar el origen de la partícula subatómica.
Fuente: El Mundo/Ciencia
