Astrofísicos creen haber encontrado la misteriosa fuente de neutrinos de alta energía

Una nueva investigación ha confirmado que algunos de los objetos más brillantes y energéticos del universo son la fuente misteriosa de neutrinos cósmicos de alta energía.

El análisis de masas contiene galaxias definitivamente unidas para albergar núcleos en llamas conocidos como blazars con estas enigmáticas partículas.

Es un hallazgo que proporciona una solución verdaderamente inesperada al problema de los astrofísicos rascándose la cabeza durante años.

“Los resultados proporcionan, por primera vez, evidencia observacional indiscutible de que la submuestra de los blazers Bevatron son fuentes de neutrinos extragalácticos y, por lo tanto, aceleradores de rayos cósmicos”, dijo la astrofísica Sarah Bosson de la Universidad Julius Maximilian en Würzburg, Alemania.

Los neutrinos son pequeñas cosas extrañas en el mejor de los casos. Estas partículas subatómicas son ubicuas y se encuentran entre las partículas más abundantes del universo.

Sin embargo, su masa es cercana a cero, es eléctricamente neutral e interactúa muy poco con cualquier otra cosa en el universo. Para el neutrino, la materia normal que constituye la mayor parte del universo también podría ser una sombra; Por eso se les conoce como partículas fantasma.

Sabemos muy bien de dónde vienen los neutrinos: los neutrinos ordinarios.

Se producen por desintegración radiactiva, que es muy común. La mayoría de los neutrinos que detectamos en la Tierra son subproductos de reacciones nucleares en el Sol, pero también pueden ser producidos por supernovas, reacciones nucleares artificiales o la interacción entre los rayos cósmicos y los átomos, por ejemplo.

Pero un observatorio privado en la Antártida ha revelado algunas cosas realmente extrañas.

Aunque los neutrinos no interactúan mucho con la materia normal, lo hacen de vez en cuando. Cuando interactúan con las moléculas en los átomos de agua, pueden producir destellos de luz muy pequeños.

El Observatorio de Neutrinos IceCube tiene detectores integrados en las profundidades del hielo antártico que pueden detectar estos destellos. Estos descubrimientos podrían revelar la energía del neutrino.

En 2012, IceCube detectó dos neutrinos que no se parecían a nada que hayamos visto antes. Sus energías estaban en la escala de beta-electronvoltios (PeV), 100 millones de veces más energéticas que los neutrinos de supernova. Estos neutrinos de alta energía procedían del espacio intergaláctico, su origen se desconoce.

Obtuvimos una pista sobre esta fuente en 2018. Debido a que los neutrinos no interactúan, viajan prácticamente en línea recta a través del espacio, por lo que ha habido una colaboración internacional masiva de científicos capaces de rastrear neutrinos de alta energía hasta una explosión.

Este es el núcleo de una galaxia masiva alimentada por un agujero negro supermasivo, inclinado de manera que los chorros de materia ionizada se aceleran hasta un punto cercano a la velocidad de la luz directamente en la Tierra.

“Curiosamente, hubo un consenso general en la comunidad astrofísica de que era poco probable que los blazares fueran fuentes de rayos cósmicos, y aquí estamos”, dijo en ese momento el físico de la Universidad de Wisconsin-Madison, Francis Halzen.

Sin embargo, quedan algunas preguntas sobre la relación entre los blazares y los neutrinos de alta energía. Entonces, un equipo de científicos dirigido por Boson hizo lo que hicieron los científicos: perforaron.

Tomaron 7 años de datos de neutrinos de todo el cielo de IceCube y los compararon minuciosamente con un catálogo de 3.561 objetos que han sido confirmados o que es muy probable que lo sean.

Realizaron una comparación en el lugar de estos índices, tratando de determinar si los neutrinos de alta energía podrían vincularse de manera concluyente con las posiciones de blazar en el cielo.

“Con estos datos, teníamos que demostrar que los blazares cuyas direcciones de orientación coinciden con las ubicaciones de los neutrinos no existían por casualidad”, explicó la astrofísica Andrea Tramacere de la Universidad de Ginebra en Suiza.

“Después de lanzar los dados varias veces, ¡descubrimos que la asociación aleatoria solo puede superar los datos reales una vez en un millón de intentos! Esta es una fuerte evidencia de que nuestras asociaciones son correctas”.

Según el análisis del equipo, la probabilidad de que ocurra al azar es 0,0000006. Esto indica que al menos algunos blazares son capaces de producir neutrinos de alta energía, que a su vez ayudan a resolver otro problema. El origen de los rayos cósmicos de alta energía (protones y núcleos atómicos que fluyen a través del espacio casi a la velocidad de la luz) también es un gran misterio.

Según Boson, los neutrinos de alta energía se producen exclusivamente en procesos que implican la aceleración de los rayos cósmicos. Esto significa, por inferencia, que ahora podemos asociar los blazares con la aceleración de los rayos cósmicos, dijo el equipo.

“¡El proceso de acreción y rotación del agujero negro conduce a la formación de chorros relativistas, en los que las partículas se aceleran y emiten radiación con energías de hasta mil billones de luz visible!” Tramacere dijo.

“El descubrimiento de la relación entre estos objetos y los rayos cósmicos puede ser una piedra de Rosetta en la astrofísica de alta energía”.

A partir de aquí, hay muchas vías que requieren una mayor exploración. El primero es tratar de descubrir por qué algunos blazars son aceleradores de partículas efectivos mientras que otros no lo son. Esto ayudará al equipo a determinar las propiedades de la fábrica de neutrinos y en qué otro lugar del universo podríamos encontrarla.

Además, los análisis más detallados de los datos de neutrinos pueden conducir a más descubrimientos sobre los lugares de nacimiento de estas partículas extrañas y fantasmales.

La búsqueda fue publicada en Cartas de revistas astrofísicas.

Leave a Reply

Your email address will not be published.