El papel de los agujeros negros supermasivos activos en la producción de neutrinos de alta energía desde fuera de la Vía Láctea parece haberse confirmado. Por segunda vez, los físicos han rastreado estas llamadas partículas “fantasmas” hasta el corazón de una galaxia a través del abismo del espacio intergaláctico.
Con este hallazgo, podemos comenzar un censo real sobre las fábricas de neutrinos extragalácticos y usar las propiedades de los neutrinos para comprender sus entornos domésticos.
La galaxia en cuestión es un objeto bien estudiado conocido como NGC 1068 – también conocido como Messier 77 o Squid Galaxy – una hermosa espiral barrada ubicada a unos 47 millones de años luz de distancia, lo suficientemente cerca como para verla con un par de binoculares.
Y los científicos han contado decenas de neutrinos en el rango de teraelectronvoltios (TeV) de alta energía provenientes de su dirección.
Anteriormente, el único neutrino de alta energía era una sola partícula de TeV rastreada hasta una fuente extragaláctica que se remontaba a un tipo de galaxia llamada blazar llamada TXS 0506+056, a unos 3.800 millones de años luz de distancia.
Esto hace que la nueva recopilación de datos, obtenida durante un período de 10 años por el Observatorio de Neutrinos IceCube, sea un tesoro absoluto.
“Un neutrino puede identificar una fuente. Pero solo una observación con múltiples neutrinos revelará el núcleo oscurecido de los objetos cósmicos más energéticos”. dice el físico Francis Halzen de la Universidad de Wisconsin-Madison e investig ador principal de IceCube.
“IceCube ha acumulado unos 80 neutrinos de energía de teraelectronvoltios de NGC 1068, que aún no son suficientes para responder a todas nuestras preguntas, pero definitivamente son el próximo gran paso hacia la realización de la astronomía de neutrinos”.
frameborder=”0″ allow=”acelerómetro; auto-reproducción; portapapeles-escribir; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen” allowfullscreen>
Los neutrinos son partículas subatómicas casi sin masa producidas por la desintegración radiactiva que impregna el Universo.
Están fluyendo, constantemente, a través de todo, entre las partículas más abundantes del Universo. Están transmitiendo a través de ti, ahora mismo. Y esto es lo que los hace difíciles de detectar: apenas interactúan con nada.
Para un neutrino, la materia normal del Universo también puede ser humo y sombras. Por eso las llamamos partículas fantasma.
Sin embargo, es esta misma propiedad la que los hace tan potencialmente útiles para estudiar. Debido a que no se ven afectados por el Universo, siempre viajan en línea recta.
Y los neutrinos de alta energía se producen exclusivamente en procesos que involucran la aceleración de los rayos cósmicos, como los poderosos chorros generados en el ambiente extremo alrededor de un agujero negro supermasivo activo.
Sin embargo, si queremos aprender sobre estas fábricas de neutrinos, debemos encontrar los neutrinos, y aquí es donde entra IceCube. Enterrados en la oscuridad helada debajo del oscuro hielo antártico, los fotodetectores buscan las lluvias de luz producidas cuando los neutrinos lo hacen ocasionalmente. interactuar con átomos o moléculas.
Y así es como una estrecha colaboración internacional, analizando cuidadosamente los datos recopilados por el observatorio durante 10 años, pudo identificar 80 neutrinos de alta energía en el rango de 1,5 a 15 TeV que siguieron una línea recta hasta NGC 1068.
NGC 1068, como ya hemos señalado, es una galaxia activa. Es una espiral barrada, como la Vía Láctea; a diferencia de la Vía Láctea, el agujero negro supermasivo en el corazón de NGC 1068 está devorando materia a un ritmo vertiginoso del espacio que lo rodea.
El agujero negro está rodeado alrededor del ecuador por un gran toro y un disco de polvo y gas. Este orbita y alimenta el agujero negro; la gravedad y la fricción en el toro y el disco producen cantidades increíbles de calor y luz.
No todo el material termina más allá del horizonte de eventos del agujero negro. Los científicos creen que parte de él se acelera a lo largo de las líneas del campo magnético del agujero negro hacia los polos, donde se lanza al espacio en forma de poderosos chorros de plasma que atraviesan el espacio casi a la velocidad de la luz.
Si el chorro apunta en nuestra dirección, llamamos blazar a esa galaxia; TXS 0506+056 es un blazar, y el análisis sugiere que su neutrino de 300 TeV se produjo en el chorro que apunta a la Tierra.
los chorro de NGC 1068 no apunta en nuestra dirección. De hecho, la galaxia está orientada de tal manera que gran parte de la luz de alta energía del núcleo galáctico activo queda oscurecida por el denso polvo. Eso significa que los neutrinos podrían ser una forma de sondear un agujero negro difícil de estudiar de otra manera.
“Modelos recientes de los entornos de agujeros negros en estos objetos sugieren que el gas, el polvo y la radiación deberían bloquear los rayos gamma que, de lo contrario, acompañarían a los neutrinos”. dice el físico Hans Niederhausen de la Universidad Estatal de Michigan.
“Esta detección de neutrinos del núcleo de NGC 1068 mejorará nuestra comprensión de los entornos alrededor de los agujeros negros supermasivos”.
El equipo interpreta a los neutrinos como una firma de aceleración de partículas y dice que el descubrimiento sugiere que los núcleos galácticos activos hacen una contribución significativa a la población de neutrinos que llena el espacio.
También dicen que el descubrimiento es un gran avance para la astronomía de neutrinos y que NGC 1068 puede, en el futuro, convertirse en una de las piedras angulares del campo.
“Hace varios años, la NSF inició un ambicioso proyecto para expandir nuestra comprensión del Universo al combinar capacidades establecidas en óptica y radioastronomía con nuevas habilidades para detectar y medir fenómenos como neutrinos y ondas gravitacionales”. dice la física Denise Caldwell de la Fundación Nacional de Ciencias, que financió IceCube.
“La identificación del Observatorio de Neutrinos IceCube de una galaxia vecina como una fuente cósmica de neutrinos es solo el comienzo de este nuevo y emocionante campo que promete información sobre el poder no descubierto de los agujeros negros masivos y otras propiedades fundamentales del universo”.
La investigación ha sido publicada en Ciencias.