Científicos encuentran evidencia de una fuente de rayos cósmicos

Un grupo de investigadores ha encontrado la primera evidencia de una fuente de neutrinos cósmicos de alta energía, partículas subatómicas fantasmales que viajan a la Tierra sin obstáculos durante miles de millones de años luz desde los ambientes más extremos en el universo.

Un grupo de investigadores ha encontrado la primera evidencia de una fuente de neutrinos cósmicos de alta energía, partículas subatómicas fantasmales que viajan a la Tierra sin obstáculos durante miles de millones de años luz desde los ambientes más extremos en el universo.

Estas observaciones han sido realizadas por el 'IceCube Neutrino Observatory' en la estación Amundsen-Scott en el Polo Sur y posteriormente han sido confirmadas por telescopios terrestres y espaciales de todo el mundo. Entre ellos uno ubicado en las Islas Canarias, el Telescopio Cherenkov de Imágenes de Gamma Atmosférico Mayor conocido como Magic y el Telescopio Espacial de rayos gamma, Fermi, en órbita de la NASA.

Mapa de observaciones y alertas del Ice Cube:

Dos artículos científicos publicados en la revista Science evidencian que las partículas energéticas pueden originarse en chorros que salen de agujeros negros supermasivos: objetos astrofísicos llamados blazars debido a la luz brillante que emiten hacia la Tierra. Uno de estos blazares sería una "una posible fuente", de acuerdo a los cientifios, pues han registrado una alerta automática enviada por IceCube el 22 de septiembre de 2017 en todo el mundo".

Este avance ha contribuido a resolver un enigma que tienen los científicos sobre qué es lo que envía partículas subatómicas como neutrinos y protones a toda velocidad a través del universo. Para ello se creó un sistema de alerta en tiempo real que es desencadenado por un solo neutrino (partículas subatómicas) de muy alta energía que choca con un núcleo atómico en el hielo antártico en o cerca de los detectores de IceCube.

"Este resultado realmente resalta la importancia de adoptar un enfoque de múltiples respuestas a estas búsquedas", explica el investigador Erik Blaufuss, del Departamento de Física de la Universidad de Maryland (UMD), en Estados Unidos, quien dirigió los esfuerzos en los últimos años para crear e implementar el sistema de alerta de eventos de alta energía de IceCube."Cualquier observación hecha por sí sola probablemente no nos hubiera permitido reconstruir lo que realmente sucede dentro de esta fuente", añade.

El telescopio Fermi fue el primero, tras una década de observaciones sobre esta fuente, en identificar una actividad de rayos gamma mejorada de TXS 0506 + 056 dentro de los 0,06 grados de la dirección del neutrino de IceCube. Esta observación ha sido la más fuerte en los rayos gamma, los fotones de mayor energía.

Los rayos cósmicos se detectaron por primera vez en 1912 la existencia de estas partículas altamente energéticas que continuamente caen desde el espacio en la Tierra. Su existencia ha generado interrogantes como ¿qué crea y lanza estas partículas a través de distancias tan grandes? o ¿de dónde vienen?

Los rayos cósmicos son partículas cargadas, sus caminos están curvados por los campos magnéticos que llenan el espacio; pero los poderosos aceleradores cósmicos que los generan también producen neutrinos, que no están cargados y, por lo tanto, no se ven afectados ni siquiera por los campos magnéticos más potentes. Debido a que rara vez interactúan con la materia y casi no tienen masa, los neutrinos viajan casi sin interrupción desde su creación, dando a los científicos un puntero casi directo a su fuente.

La detección de los neutrinos de mayor energía requiere un detector de partículas masivo, e IceCube es en volumen el más grande del mundo. El detector, que abarca un kilómetro cúbico de hielo prístino y profundo a una milla por debajo de la superficie en el Polo Sur, está compuesto por más de 5.000 sensores de luz dispuestos en una cuadrícula.

Cuando un neutrino interactúa con el núcleo de un átomo, crea una partícula secundaria cargada, que, a su vez, produce un cono característico de luz azul que IceCube detecta y mapea a través de la red de cámaras sensibles del detector. Debido a que una partícula cargada y la luz que emite permanecen esencialmente fieles a la dirección del neutrino, dan a los científicos un camino para seguir de regreso a la fuente.

Las partículas de particular interés para el equipo de IceCube aportan un impulso más enérgico. El neutrino que alertó a los telescopios de todo el mundo tenía una energía de aproximadamente 300 TeV. (La energía de los protones que circulan en el anillo de 26,7 kilómetros del Gran Colisionador de Hadrones es 6,5 TeV).

Tras la detección del 22 de septiembre, el equipo IceCube rastreó rápidamente 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, TXS 0506 + 056. Esta observación independiente fortalece en gran medida la detección inicial de un solo neutrino de alta energía y se suma a un creciente conjunto de datos que indican que TXS 0506 + 056 es el primer acelerador conocido de los neutrinos de energía más alta y los rayos cósmicos.