Una nueva era se abre en el Universo

Los científicos siempre habían intuido la presencia de neutrinos en el espacio pero es ahora cuando un telescopio de 5.000 módulos ópticos ha permitido localizar una fuente de estas partículas de alta energía en la constelación de Orión.

El 12 de julio de 2018 pasará a la historia como el día en el que se derribó una de las barreras más duras de pelar para la Astronomía, como el día en el que nació una nueva era en la investigación del cosmos. Y es que ayer la revista «Science» anunció el sorprendente resultado de las investigaciones llevadas a cabo por un equipo global de científicos en las remotas instalaciones enterradas en el Polo Sur y conocidas como Ice Cube.

El 12 de julio de 2018 los neutrinos dejaron de ser partículas fantasma, como hasta ahora se les conocía. Por primera vez ha sido posible identificar una fuente de neutrinos en el espacio profundo, es decir, se ha logrado establecer un posible origen de estas partículas altamente energéticas cuya razón de ser era uno de los misterios más inextricables de la ciencia contemporánea.

Durante décadas, los astrónomos se han esforzado en detectar cantidades relevantes de neutrinos de alta energía y aprender cómo y dónde nacen estas partículas subatómicas que portan energías millones de veces más grandes que las partículas generada en los aceleradores subatómicos terrestres.

El problema de estos ladrillos minúsculos de la materia, y la razón por las que se las llamaba «fantasmas», es que son tan pequeños que apenas interactúan con cualquier otro tipo de materia.

Los neutrinos se mueven a la velocidades cercanas a la de la luz y están por todas partes, pero tienen tan poca mas que apenas son algo detectable. A diferencia de los protones y electrones que forman los núcleos de los átomos, los neutrinos no dejan huella. De hecho millones de ellos nos atraviesan constantemente sin que nos demos cuenta.

¿Por qué sabemos entonces que existen? Sencillamente, porque cuando se desintegra un núcleo atómico la suma de masas de los protones y neutrones divididos es menor a la masa origina del núcleo. Es como si partimos una barra de pan y luego tratamos de volver a componerla uniendo las rodajas. Será imposible porque siempre habremos perdido por el camino algunas migas. Esas migas tienen masa y el algún sitio han de estar.

Desde comienzos del siglo XX, la física ha intuido la presencia de los neutrinos (las migas perdidas de la materia) pero no ha sido fácil demostrar su existencia, «cazar» algún ejemplar y descubrir de dónde proceden.

Utilizando un impresionante observatorio en las cercanías del Polo Sur llamado IceCube y gestionado por instituciones científicas de todo el mundo, ahora ha sido posible por primera vez localizar una fuente de neutrinos de alta energía en el espacio. IceCube es un telescopio formado por 5.000 módulos digitales ópticos en un cubo de hielo de 1 kilómetro cúbico enterrado en el subsuelo. Dentro de él hay miles de sensores ópticos que serían capaces de detectar partículas tan pequeñas que atravesaran la Tierra sin interactuar con nada. Con este aparato se logró en 2012 el hito de detectar dos neutrinos supernergéticos y más tarde otras 26 partículas aisladas que procedían de fuera del Sistema Solar.

A 3.000 millones de años luz

Pero el hallazgo más relevante tuvo lugar en septiembre de 2017 cuando un único neutrino detectado en la zona hizo saltar las alarmas. Los telescopios terrestres y espaciales que acompañaron la detección con sus observaciones determinaron que el origen de esa partícula esquiva debería estar en una galaxia a unos 3.000 millones de años luz de distancia, en la constelación de Orion. Científicos de 18 países se pusieron entonces manos a la obra para confirmar la procedencia.

Uno de los lugares en los que los científicos creen que pueden producirse neutrinos es en los llamados aceleradores de partículas cósmicos, gigantescos torbellinos de materia creados por agujeros negros supermasivos o estrellas en explosión. Para seguir con el ejemplo del pan: es como si metiéramos la barra de pan en una centrifugadora. Pero encontrar el lugar exacto donde se producen es muy difícil. Es cierto que los neutrinos, al no interactuar con campos magnéticos, viajan miles de millones de años luz sin desviarse de su trayectoria, con lo si se puede trazar la dirección en la que viene uno de ellos sería posible establecer el punto del que partió.

Utilizando las más modernas herramientas de análisis astronómico, ahora los científicos han logrado dar con las coordenadas de la fuente de la que nació ese neutrino perdido en 2017. Se trata de un blazar (una fuente de energía muy variable asociada a una galaxia oval gigantesca con un agujero negro en su centro). Mucha gente pensaba que, efectivamente, los blázares emitían neutrinos pero nunca antes se había demostrado.

El hallazgo es de gran importancia. Se ha demostrado por primera vez que los detectores de neutrinos no solo permiten cazar partículas aisladas sino que pueden trazar su origen. De ese modo se abre una nueva era en la investigación del espacio.

Cuando Galileo inventó el telescopio moderno propició una herramienta nueva para investigar el universo capturando la luz que emiten los objetos. Desde entonces, toda la investigación astronómica se basa en captar radiaciones electromagnéticas (luz visible, rayos Gamma, rayos X, ondas de radio...).

A partir de ahora, contamos con otra herramienta: capturar neutrinos que proceden del cosmos llenos de información del espacio por el que han viajado. Pero, además, al contrario con lo que ocurre con a luz, estos neutrinos atraviesan toda la materia. No podemos ver la luz de una linterna encendida detrás de un muro, pero si podremos «ver» la fuente de emisión de un neutrino aunque esté al otro lado de una galaxia que nos oculta la visión. El universo se ha hecho más tasparente.

«Esta identificación pone en marcha el nuevo campo de la astronomía de alta energía de neutrinos, que esperamos que genere avances emocionantes en nuestra comprensión del universo y la física fundamental, incluyendo cómo y dónde se producen estas partículas de alta energía», señaló Doug Cowen, de la Universidad Penn State, de Pensilvania (EE.UU.).

Por su parte, la catedrática del Departamento de Física Nuclear de la Universidad de Ginebra, Teresa Montaruli, destacó la importancia del acontecimiento en vista de lo difícil que es «observar» los neutrinos. «Se trata de partículas sin carga, casi sin masa, indiferentes a los campos magnéticos y casi sin interacción con la materia», explicó. Por ello, el evento se compartió para averiguar la procedencia de los neutrinos.

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