Primeros indicios de una fuente de neutrinos de alta energía

Un equipo internacional de científicos ha hallado los primeros indicios de una fuente de neutrinos de alta energía: una violenta galaxia activa, o blazar, a cuatro mil millones de años luz de la Tierra.

INTEGRAL se une a una campaña de multi-mensajeros para estudiar una fuente de neutrinos de alta energía / Spain / ESA in your country / ESA

Tras la detección por parte del observatorio de neutrinos IceCube el 22 de septiembre de 2017, el satélite INTEGRAL de la ESA se ha sumado a una colaboración de observatorios espaciales y terrestres que han seguido la fuente, lo que augura un futuro prometedor para la astronomía de multi-mensajeros.


¿QUE SON LOS NEUTRINOS?

Los neutrinos son partículas ‘fantasma’, casi carentes de masa, que viajan sin apenas obstáculos por el espacio prácticamente a la velocidad de la luz. A pesar de ser unas de las partículas más abundantes del Universo (cien billones pasan a través de nuestros cuerpos cada segundo), estas partículas subatómicas y eléctricamente neutras son dificilísimas de detectar, ya que muy raramente interactúan con la materia.

Mientras que los neutrinos primordiales se crearon durante el Big Bang, parte de estas esquivas partículas se producen de forma habitual mediante reacciones nucleares en el cosmos. La mayoría de los neutrinos que llegan a la Tierra proceden del Sol, pero se cree que aquellos que nos alcanzan con mayor energía vienen de las mismas fuentes que los rayos cósmicos, partículas altamente energéticas originadas en fuentes exóticas fuera del Sistema Solar.

A diferencia de los neutrinos, los rayos cósmicos son partículas cargadas, por lo que su trayectoria se curva hasta por los campos magnéticos más débiles. En cambio, la carga neutra de los neutrinos hace que no se vean afectados por los campos magnéticos y, al atravesar la materia casi en su totalidad, pueden servir para trazar una línea recta hasta su fuente.

Los neutrinos actúan así a modo de ‘mensajeros’, trayéndonos directamente información astronómica desde los rincones más remotos del Universo. En las últimas décadas se han construido instrumentos, tanto terrestres como espaciales, para descifrar sus mensajes, aunque detectar estas partículas no es tarea fácil. Concretamente, la fuente de neutrinos de alta energía ha permanecido hasta ahora sin demostrarse.

El 22 de septiembre de 2017, uno de estos neutrinos de alta energía llegó al observatorio IceCube, situado en el polo sur. El evento recibió el nombre de IceCube-170922A.

INTEGRAL se une a una campaña de multi-mensajeros para estudiar una fuente de neutrinos de alta energía / Spain / ESA in your country / ESA
Neutrino detectado por IceCube

IceCube, que comprende un kilómetro cúbico de hielo prístino a gran profundidad, detecta neutrinos por medio de sus partículas secundarias, los muones. Estos muones se producen en las escasas ocasiones en que un neutrino interactúa con materia cerca del detector y crea rutas kilométricas a través de las capas de hielo antártico. La longitud de estos recorridos permite definir adecuadamente su posición, lo que posibilita la identificación en el firmamento de la fuente del neutrino progenitor.

Durante el evento del 22 de septiembre, un muon dejó 22 TeV de energía a su paso por el detector de IceCube. A partir de ahí, los científicos calcularon que la energía del neutrino progenitor era de unos 290 TeV, lo que suponía un 50 % de probabilidad de origen astrofísico más allá del Sistema Solar.

Cuando, como sucede en este caso, IceCube no puede identificar con claridad el origen de un neutrino, se necesita investigar la fuente con observaciones a distintas longitudes de onda. Por eso, tras la detección, los científicos de IceCube hicieron llegar las coordenadas de origen del neutrino en el firmamento, inferidas a partir de sus observaciones, a una red mundial de observatorios espaciales y terrestres que trabajan a lo largo de todo el espectro electromagnético.

Entre ellos estaban el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, de la NASA, y los telescopios MAGIC (Major Atmospheric Gamma-Ray Imaging Cherenkov) de La Palma, en las Islas Canarias. Al dirigir su mirada a sección del firmamento, vieron cómo el blazar conocido como TXS 0506+056 se encontraba en plena ‘llamarada’ (un periodo con una intensa emisión de alta energía) en el momento en que se detectó el neutrino en el polo sur.

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