Finalmente sabemos de dónde provienen los rayos cósmicos más energéticos: Blazars
En el espacio hay una clase de objetos llamados blazars. Piense en ellos como aceleradores de partículas extremos, capaces de acumular energías un millón de veces más fuertes que el Gran Colisionador de Hadrones en Suiza. Resultan ser los culpables de uno de los grandes misterios de la astrofísica: ¿qué crea y propulsa a los neutrinos por el universo a la velocidad del rayo? Resulta que la respuesta ha estado ahí todo el tiempo: los blazares expulsan neutrinos y rayos cósmicos. Esta es la conclusión a la que llegó un grupo de astrónomos dirigido por la Dra. Sara Buson de la Universität Wurzburg en Alemania mientras estudiaban datos de una instalación muy singular aquí en la Tierra: el observatorio de neutrinos IceCube en la Antártida.
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Los neutrinos son pequeños patos divertidos en el zoológico astrofísico. Provienen de interacciones de rayos cósmicos en blazares y tienen muy poca masa. Los neutrinos no interactúan con la materia mientras viajan por el cosmos, lo que significa que viajan a través de galaxias y planetas. Te perforan incluso mientras te sientas aquí y lees esto, y dejan muy poca evidencia de su paso. Afortunadamente, esta última característica significa que se pueden rastrear hasta sus orígenes, ya que las fuerzas electromagnéticas ni siquiera los molestan.
Entonces, ¿cómo encontraron Buson y su equipo los lugares donde nacen los neutrinos? Se dirigieron a IceCube, que está enterrado en lo profundo del hielo en el Polo Sur. Es el detector de neutrinos más sensible del planeta. Busca estas partículas subatómicas casi sin masa, que a los astrónomos también les gusta llamar mensajeros astrofísicos. Esto se debe a que contienen información sobre eventos y fuentes astrofísicas violentas, como agujeros negros, estrellas de neutrones y blazars.
En 2017, IceCube detectó un neutrino del blazar TXS 0506+056. Es el núcleo activo de una galaxia distante que es más brillante que toda su galaxia. Los datos transportados por el neutrino le dijeron al equipo que provenía del núcleo de este blazar y había viajado 5.700 millones de años luz para ser medido por IceCube. No solo envía neutrinos, también es una fuente de radio de luz que bombea luz a través del espectro electromagnético. (Para los astrónomos entre nosotros, este blazar está en la dirección del hombro izquierdo de la constelación de Orión).
Blazares abundantes
Por supuesto, TXS 0506+056 no es la única fuente de neutrinos (aparte del Sol, por ejemplo). IceCube encontró 19 «puntos calientes» en el cielo del sur. Al menos diez de ellos son probablemente blazars. «Los resultados proporcionan, por primera vez, evidencia observacional convincente de que la submuestra de blazars PeVatron son fuentes de neutrinos extragalácticos y, por lo tanto, aceleradores de rayos cósmicos», dijo Buson en un comunicado de prensa.
Los blazares de PeVatron aceleran las partículas a energías de al menos PeV. PeV es la abreviatura de «peta electron volt» y es igual a 1015 electrón-voltios. Para que os hagáis una idea de su potencia, el Gran Colisionador de Hadrones alcanzó algo más de 1 PeV en 2015.
Neutrinos y astronomía multi-mensajero
Estos rayos cósmicos y neutrinos casi sin masa y de alta velocidad son los últimos «mensajeros» del universo distante. Durante mucho tiempo, los astrónomos han utilizado la luz para estudiar el universo. Pero no es el único mensajero que puede hablarnos de estrellas, planetas, galaxias, agujeros negros y otros objetos del zoo cósmico. Los neutrinos, los rayos cósmicos y las ondas gravitacionales proporcionan otros medios de mensajería que transportan información valiosa sobre eventos y objetos astrofísicos distantes.
Según Marco Ajello, miembro del equipo de la Universidad de Clemson, la astronomía multimensajero contribuye significativamente a nuestra comprensión del universo. “Es como sentir, escuchar y ver al mismo tiempo. Tendrás una mejor comprensión”, dijo. «Lo mismo es cierto en astrofísica, porque la información que obtienes de múltiples detecciones de diferentes mensajeros es mucho más detallada que la que puedes obtener solo de la luz».
Los datos proporcionados por los neutrinos y otros mensajeros del universo distante abren el camino a una mejor comprensión de los objetos como los blazares que los crean. Los miembros del equipo ahora se centrarán en por qué y cómo los blazares aceleran partículas como los neutrinos. Obviamente, son objetos extremadamente energéticos por derecho propio. Blazar TXS 0506+056 es un núcleo galáctico activo típico alimentado por un agujero negro supermasivo. Tiene un chorro relativista apuntando directamente hacia nosotros aquí en la Tierra, pero afortunadamente estamos demasiado lejos para que nos haga daño. En cambio, podemos observar cómo genera neutrinos. Es, de hecho, la primera fuente conocida de neutrinos astrofísicos y uno de los primeros proveedores de astronomía multi-mensajero. Ahora los astrofísicos tienen un conjunto completamente nuevo de objetos que actúan como sondas en el universo distante.
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