Después de décadas buscando dónde nacen los neutrinos y los rayos cósmicos más energéticos del universo, los científicos han encontrado por fin un objeto que los produce: un blazar, una gigantesca galaxia con un agujero negro y un chorro de partículas apuntando directamente hacia la Tierra. El hallazgo se ha realizado en el observatorio IceCube de la Antártida, en colaboración con telescopios de todo el mundo.

Un largo viaje intergaláctico

Representación del evento de neutrinos IC170922 en IceCube, donde se detectó una de estas partículas muy energéticas. / Ilustración: IceCube Collaboration/NSF

Las observaciones realizadas por investigadores mediante un telescopio perteneciente a la Fundación Nacional para la Ciencia estadunidense -NSF- ubicado en el Polo Sur y verificadas por telescopios terrestres y espaciales, han producido la primera evidencia de una fuente de neutrinos cósmicos de alta energía. Estas partículas subatómicas pueden viajar sin obstáculos y en línea recta durante miles de millones de años luz hacia la Tierra, desde algunos de los ambientes más extremos del universo.

Los datos recopilados por el Observatorio de neutrinos IceCube de la NSF en la Estación Amundsen-Scott en la Antártida, apuntan hacia una respuesta a un acertijo de más de un siglo de antigüedad acerca de los orígenes de los rayos cósmicos de alta energía.

Orígenes misteriosos

Desde que fueron detectados por primera vez en 1912, los rayos cósmicos han planteado un misterio perdurable: ¿qué los crea y los impulsa a través de vastas distancias antes de que caigan sobre la Tierra? ¿De dónde provienen?

A neutrino, having interacted with a molecule of ice, produces a secondary particle — a muon –that moves at relativistic speed in the ice, leaving a trace of blue light behind it. / Ilustración: Nicolle R. Fuller/NSF/IceCube

Los rayos cósmicos son partículas cargadas. Esta característica hace que rastrear sus rutas de regreso a sus puntos de origen, sea imposible, ya que los campos magnéticos que llenan el espacio los afectan, alterando sus trayectorias. Pero los poderosos aceleradores cósmicos de origen natural que producen rayos cósmicos, también producen neutrinos cósmicos. Los neutrinos son partículas sin carga, que no se ven afectadas ni siquiera por los campos magnéticos más potentes. Debido a que rara vez interactúan con la materia y casi no tienen masa, de ahí su apodo de «partícula fantasma«, los neutrinos viajan casi sin ser molestados, dando a los científicos un puntero casi directo a su fuente.

Entrelazando los telescopios del mundo

El grupo de científicos internacionales que realizó este descubrimiento más reciente, siguió el camino de un sólo neutrino detectado por el observatorio IceCube NSF el 22 de septiembre de 2017, hacia un blazar ya conocido, pero poco estudiado, situado en la Constelación de Orión, a unos 4 mil millones de años luz de la Tierra, núcleo de una galaxia gigante que dispara partículas en chorros o jets masivos de partículas elementales, impulsadas por un agujero negro supermasivo en su centro. Los astrónomos bautizaron este blazar como TXS 0506 + 056. Los resultados de esta observación fueron publicados a mediados de este mes de julio en la revista Science.

«La evidencia de esta observación de la primera fuente conocida de neutrinos de alta energía y rayos cósmicos, es convincente«, declaró Francis Halzen, profesor de física de la Universidad de Wisconsin-Madison y uno de los encargados del Observatorio de Neutrinos IceCube. Equipado con un sistema de alerta relativamente nuevo, disparado cuando los neutrinos de energías muy altas chocan contra un núcleo atómico en el detector de IceCube o cerca de él, el observatorio envió coordenadas a los telescopios en todo el mundo, menos de un minuto después de la detección para observaciones de seguimiento. «La capacidad de reunir telescopios en todo el mundo para hacer un descubrimiento, usando una variedad de longitudes de onda y junto con un detector de neutrinos como IceCube, marca un hito en la denominada astronomía multimensajero«, agregó el Doctor Halzen.

Aproximadamente 20 observatorios dieron seguimiento a la observación. / Mapa: Nicolle R. Fuller/NSF/IceCube

Dos telescopios de rayos gamma, el telescopio espacial en órbita Fermi de la NASA y el Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope -MAGIC-, situado en las islas Canarias, dirigieron sus observaciones hacia las coordenadas proporcionadas por IceCube. Detectaron un destello de rayos gamma de alta energía asociados con TXS 0506 + 056. La convergencia de las diferentes observaciones, identificaron al blazar como la fuente.

Esta nueva observación fortalece en gran medida la detección inicial de un solo neutrino de alta energía y se suma a un creciente conjunto de datos que indica que el blazar es la primera fuente conocida de neutrinos y rayos cósmicos de alta energía.

Fuente: Fundación Nacional para la Ciencia / Agencia Sinc

Boletín original: https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=295955