Algunos de los objetos m\u00e1s brillantes y energ\u00e9ticos del Universo son la fuente misteriosa de neutrinos c\u00f3smicos de alta energ\u00eda, seg\u00fan ha confirmado una nueva investigaci\u00f3n. Un an\u00e1lisis exhaustivo ha vinculado de manera bastante concluyente galaxias que albergan n\u00facleos en llamas conocidos como blazares con estas enigm\u00e1ticas part\u00edculas. Es un resultado que proporciona una soluci\u00f3n realmente inesperada a un problema que ha tenido a los astrof\u00edsicos rasc\u00e1ndose la cabeza durante a\u00f1os.<\/p>\n\n\n\n
“Los resultados proporcionan, por primera vez, evidencia observacional incontrovertible de que la submuestra de blazares PeVatron son fuentes de neutrinos extragal\u00e1cticos y, por lo tanto, aceleradores de rayos c\u00f3smicos”, dijo la astrof\u00edsica Sara Buson de la Universidad Julius Maximilian de W\u00fcrzburg en Alemania.<\/p>\n\n\n\n
Los neutrinos son peque\u00f1as cosas extra\u00f1as en el mejor de los casos. Estas part\u00edculas subat\u00f3micas son ubicuas y se encuentran entre las m\u00e1s abundantes del Universo. Sin embargo, su masa es casi cero, son el\u00e9ctricamente neutros e interact\u00faan muy poco con cualquier otra cosa en el Universo. Para un neutrino, la materia normal de la que consiste la mayor parte del Universo bien podr\u00eda ser una sombra, por eso se les conoce como part\u00edculas fantasma.<\/p>\n\n\n\n
Sabemos bastante bien de d\u00f3nde vienen los neutrinos, los neutrinos normales. Se producen por desintegraci\u00f3n radiactiva, que es bastante com\u00fan. La mayor\u00eda de los neutrinos que detectamos en la Tierra son subproductos de reacciones nucleares en el Sol, pero tambi\u00e9n pueden ser producidos por supernovas, reacciones nucleares artificiales o la interacci\u00f3n entre rayos c\u00f3smicos y \u00e1tomos, por ejemplo. Pero un observatorio especial en la Ant\u00e1rtida revel\u00f3 algunos realmente extra\u00f1os.<\/p>\n\n\n\n
Aunque los neutrinos no interact\u00faan mucho con la materia normal, de vez en cuando lo hacen. Cuando interact\u00faan con las mol\u00e9culas en los \u00e1tomos de agua, pueden producir un destello de luz muy peque\u00f1o. El Observatorio de Neutrinos IceCube tiene detectores incrustados en las profundidades del hielo ant\u00e1rtico en el polo sur que pueden detectar estos destellos. Estas detecciones pueden revelar la energ\u00eda del neutrino.<\/p>\n\n\n\n
En 2012, IceCube detect\u00f3 dos neutrinos que no se parec\u00edan a nada que hayamos visto antes. Sus energ\u00edas estaban en escalas de petaelectronvoltios (PeV), 100 millones de veces m\u00e1s energ\u00e9ticas que los neutrinos de supernova. Y estos neutrinos de alta energ\u00eda proced\u00edan del espacio intergal\u00e1ctico, de origen desconocido.<\/p>\n\n\n\n
Obtuvimos una pista sobre esa fuente en 2018. Debido a que los neutrinos no interact\u00faan, viajan en l\u00ednea recta a trav\u00e9s del espacio, por lo que una gran colaboraci\u00f3n internacional de cient\u00edficos pudo rastrear un neutrino de alta energ\u00eda hasta un blazar. Ese es el n\u00facleo de una galaxia masiva alimentada por un agujero negro supermasivo activo, en un \u00e1ngulo tal que los chorros de materia ionizada se aceleraron casi a la velocidad de la luz y apuntan directamente a la Tierra.<\/p>\n\n\n\n
“Es interesante que hubo un consenso general en la comunidad astrof\u00edsica de que era poco probable que los blazares fueran fuentes de rayos c\u00f3smicos, y aqu\u00ed estamos”, dijo en ese momento el f\u00edsico de la Universidad de Wisconsin-Madison, Francis Halzen.<\/p>\n\n\n\n
A\u00fan as\u00ed, quedaron algunas preguntas sobre la asociaci\u00f3n entre blazares y neutrinos de alta energ\u00eda. As\u00ed que un equipo de cient\u00edficos dirigido por Buson hizo lo que hacen los cient\u00edficos: se fueron a excavar. Tomaron 7 a\u00f1os de datos de neutrinos de todo el cielo de IceCube y los compararon minuciosamente con un cat\u00e1logo de 3.561 objetos que son blazares confirmados o muy probable que lo sean. Realizaron una comparaci\u00f3n cruzada posicional de estos cat\u00e1logos, tratando de determinar si los neutrinos de alta energ\u00eda podr\u00edan vincularse de manera concluyente con las ubicaciones de los blazares en el cielo.<\/p>\n\n\n\n
\u201cCon estos datos, ten\u00edamos que demostrar que los blazares cuyas posiciones direccionales coincid\u00edan con las de los neutrinos no estaban ah\u00ed por casualidad\u201d, explic\u00f3 la astrof\u00edsica Andrea Tramacere de la Universidad de Ginebra en Suiza.<\/p>\n\n\n\n
“Despu\u00e9s de tirar los dados varias veces, \u00a1descubrimos que la asociaci\u00f3n aleatoria solo puede superar la de los datos reales una vez en un mill\u00f3n de intentos! Esta es una fuerte evidencia de que nuestras asociaciones son correctas”.<\/p>\n\n\n\n
Seg\u00fan el an\u00e1lisis del equipo, la probabilidad de que ocurra al azar es 0,0000006. Esto sugiere que al menos algunos blazares son capaces de producir neutrinos de alta energ\u00eda, lo que, a su vez, ayuda a resolver otro problema. El origen de los rayos c\u00f3smicos de alta energ\u00eda (protones y n\u00facleos at\u00f3micos que atraviesan el espacio a una velocidad cercana a la de la luz) tambi\u00e9n es un gran misterio.<\/p>\n\n\n\n
Seg\u00fan Buson, los neutrinos de alta energ\u00eda se producen exclusivamente en procesos que implican la aceleraci\u00f3n de los rayos c\u00f3smicos. Esto significa, por inferencia, que ahora podemos vincular los blazares con la aceleraci\u00f3n de los rayos c\u00f3smicos, dijo el equipo.<\/p>\n\n\n\n
“El proceso de acreci\u00f3n y la rotaci\u00f3n del agujero negro conducen a la formaci\u00f3n de chorros relativistas, donde las part\u00edculas se aceleran y emiten radiaci\u00f3n hasta energ\u00edas de mil billones de la de la luz visible”. Tramacere dijo.<\/p>\n\n\n\n
“El descubrimiento de la conexi\u00f3n entre estos objetos y los rayos c\u00f3smicos puede ser la ‘piedra de Rosetta’ de la astrof\u00edsica de alta energ\u00eda”.<\/p>\n\n\n\n
A partir de aqu\u00ed, hay varias v\u00edas que justifican una mayor exploraci\u00f3n. Una es tratar de descubrir por qu\u00e9 algunos blazars son aceleradores de part\u00edculas eficientes mientras que otros no lo son. Esto ayudar\u00e1 al equipo a determinar cu\u00e1les son las caracter\u00edsticas de una f\u00e1brica de neutrinos y en qu\u00e9 otro lugar del cosmos podr\u00edamos encontrarlos. Adem\u00e1s, an\u00e1lisis m\u00e1s detallados de los datos de neutrinos pueden producir m\u00e1s descubrimientos sobre los lugares de nacimiento de estas part\u00edculas fantasmales y peculiares.<\/p>\n\n\n\n
La investigaci\u00f3n ha sido publicada en The Astrophysical Journal Letters<\/a>.<\/p>\n\n\n\n