En lo profundo del Polo Sur se encuentra un bosque de cables rodeado de hielo llamado Icecube. No es un cubo: IceCube es una estructura hexagonal de cráteres de un kilómetro de profundidad en el hielo, perforados con agua caliente y llenos de dispositivos electrónicos. Su propósito es recoger las ráfagas de neutrinos, partículas físicas diminutas que a menudo llegan a la Tierra desde el espacio y rara vez sin dejar rastro.
Hace cuatro años, IceCube ayudó a los científicos a encontrar el primer indicio de una fuente de neutrinos fuera de nuestro sistema solar. Ahora, por segunda vez, los científicos de IceCube han identificado una fuente de neutrinos de largo viaje que emanan de NGC 1068, una galaxia a unos 47 millones de años luz de distancia.
sus resultados, publicado en el diario Ciencias 3 de noviembre, se requiere confirmación adicional. Pero si estas observaciones son correctas, son un paso clave para ayudar a los astrónomos a comprender dónde se originan estos neutrinos en el universo. Y, curiosamente, NGC 1068 es muy diferente del primer sospechoso de IceCube.
Los neutrinos son pequeños fantasmas. Según algunas estimaciones, 100 billones pasan a través de su cuerpo cada segundo, y prácticamente ninguno de ellos interactúa con los átomos en su cuerpo. A diferencia de las partículas cargadas como los protones y los electrones, los neutrinos son resistentes al tirón y al empuje del electromagnetismo. La masa de los neutrinos es tan pequeña que, durante muchos años, los físicos pensaron que no tenían masa.
La mayoría de los neutrinos que vemos desde el espacio provienen del Sol. Pero los científicos están particularmente interesados en una especie de neutrinos más escurridiza de fuera del sistema solar. Para los astrónomos, el cubo de hielo representa un deseo: si los investigadores pueden observar neutrinos distantes, pueden usarlos para ver a través de nubes de gas y polvo, a través de las cuales la luz normalmente no pasa.
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La misión de IceCube es encontrar neutrinos, que llegan a la Tierra con mucha más energía que cualquier neutrino solar. Aunque está en el Polo Sur, el cubo de hielo en realidad está enfocado en golpear a los neutrinos. la respuesta Hemisferio. Los detectores del IceCube intentan averiguar en qué dirección van los neutrinos. Si IceCube detecta partículas que apuntan hacia abajo, los científicos se esfuerzan por distinguirlas del intenso flujo constante de radiación cósmica que golpea constantemente la atmósfera de la Tierra. IceCube detecta si la partícula apunta hacia arribaPor otro lado, los científicos saben que vinieron del norte, atravesando gran parte de nuestro planeta antes de llegar a los detectores de hielo.
«Descubrimos en 2013 que los neutrinos nos llegan desde el cosmos», dijo Francisco Halzen«Eso plantea la cuestión de dónde se originan», dijo un físico de la Universidad de Wisconsin-Madison y parte de la colaboración Icecube que escribió el artículo.
Encontrar neutrinos ya es difícil; Averiguar de dónde vienen es aún más difícil. Identificar el origen de un neutrino implica un minucioso análisis de datos que puede tardar años en completarse.
Es importante destacar que esta no es la primera detección de un cubo de hielo. En 2018, los científicos compararon los datos de IceCube con las observaciones de los telescopios tradicionales para identificar una posible fuente de neutrinos, a 5 mil millones de años luz de distancia: TXS 0506+56. TXS 0506+56 es un ejemplo de lo que los astrónomos llaman blazar: una galaxia distante de alta energía con un agujero negro central que expulsa un chorro directamente hacia la Tierra. Es ruidoso, brillante y exactamente el tipo de objeto que los astrónomos plantearon como hipótesis para hacer neutrinos.
Pero no todos estaban seguros de tener la imagen completa.
«La interpretación está en disputa», dijo kohta murase, un físico de la Universidad Estatal de Pensilvania, que no fue autor del nuevo artículo. «Muchos investigadores piensan que se necesitan otras clases de fuentes para explicar el origen de los neutrinos de alta energía que vienen de diferentes direcciones en el cielo».
Así que los científicos de IceCube se pusieron a trabajar. Revisaron nueve años de observaciones de IceCube desde 2011 hasta 2020. Debido a que los blazares como TXS 0506+56 emiten torrentes de rayos gamma, los investigadores intentaron hacer coincidir los neutrinos con fuentes de rayos gamma conocidas.
Al final resultó que, la fuente que encontraron no era la fuente de rayos gamma que esperaban.
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NGC 1068 (también conocida como M77), ubicada a unos 47 millones de años luz de distancia, no es diferente a nuestra propia galaxia. Al igual que la Vía Láctea, tiene forma de espiral. Al igual que la Vía Láctea, tiene un agujero negro supermasivo en su centro. Algunos astrónomos sospecharon que era una fuente de neutrinos, pero las pruebas seguían siendo esquivas.
Ese agujero negro produce una corriente que los astrofísicos llaman rayos cósmicos. A pesar de su nombre (los científicos que los descubrieron primero pensaron que eran rayos), los rayos cósmicos son en realidad protones súper energéticos y núcleos atómicos que se precipitan a través del universo a casi la velocidad de la luz.
Pero, a diferencia de su contraparte en el centro de la Vía Láctea, el agujero negro de NGC 1068 está envuelto en una gruesa capa de gas y polvo, bloqueando muchos de los rayos gamma que emergerían de otra manera. Esto, dicen los astrónomos, complica la vieja imagen de dónde provienen los neutrinos. «Ese es el principal problema», dice Halzen. «Las fuentes que detectamos no son visibles en rayos gamma de alta energía».
Cuando los rayos cósmicos chocan contra ese manto, desencadenan una cascada de reacciones nucleares que emiten neutrinos. (En realidad, los rayos cósmicos Hacer lo mismo cuando golpean la atmósfera de la Tierra). Una de las razones por las que el descubrimiento de NGC 1068 es tan emocionante es que los neutrinos posteriores podrían dar pistas a los astrónomos sobre esos rayos cósmicos.
No es evidencia concluyente; Todavía no hay suficientes datos para estar seguro. Tomará años de más observación, más minucioso análisis de datos. Aún así, dijo Murasse, otros astrónomos podrían buscar en el cielo galaxias como NGC 1068, que contienen agujeros negros centrales.
Mientras tanto, otros astrónomos creen que hay muchos otros lugares donde pueden fluir neutrinos de alta energía. Si una estrella pasa demasiado cerca de un agujero negro supermasivo, por ejemplo, la gravedad del agujero negro puede destrozar la estrella y liberar neutrinos en el proceso. Mientras los astrónomos se preparan para buscar neutrinos, también querrán buscar puntos nuevos y más variados en el cielo.
Pronto tendrán más que IceCube para trabajar. Los astrónomos están sentando las bases para un detector adicional de neutrinos de alta sensibilidad, o tarea marina, un En el fondo del lago Baikal en Siberia Y El otro está bajo el mar Mediterráneo.. Pronto, es posible que se unan a la búsqueda de neutrinos distantes que viajan lejos.
