Un neutrí que va colpejar l’Antàrtida va ser rastrejat fins a una galàxia a 3.700 milions d’anys llum de distància

Els neutrins són partícules extraordinàries. Tan lleugeres que una vegada es va pensar que no tenien massa, surten contínuament del sol en grans quantitats. La major part del temps passen a través d’objectes en el seu camí: al voltant de 100.000 milions passen desapercebuts a través de l’àrea de la punta d’un dit cada segon. Les col·lisions amb altres partícules com la detectada a l’Antàrtida són molt rares.

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Una misteriosa partícula fantasma que se estrelló contra la Tierra e iluminó sensores enterrados profundamente bajo el polo sur ha sido rastreada hasta unagalaxia distante que alberga un enorme agujero negro giratorio.

Los astrónomos detectaron el neutrino de alta energía, una especie de partícula subatómica, cuando se descargó en el sur del Océano Índico cerca de la costa de la Antártida y continuó hasta que golpeó un núcleo atómico en el hielo antártico, enviando más partículas volando.

El evento, que tuvo lugar el 22 de septiembre de 2017, fue capturado por el experimento IceCube, un kilómetro cúbico de hielo equipado con sensores para detectar tales incidentes intergalácticos. Un segundo después de que se detectara la partícula, IceCube emitió una alerta automática, lo que provocó una carrera internacional para encontrar el origen del neutrino.

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El laboratorio IceCube en la estación del Polo Sur de Amundsen-Scott en la Antártida/Felipe Pedreros/IceCube/NSF

Debido a que los científicos del experimento IceCube habían calculado el camino que tomó la partícula a través de su instrumento de hielo subterráneo, los astrónomos sabían en qué parte del cielo debían buscar la fuente de la partícula. Una serie de primeras observaciones aparecieron en blanco, pero días después el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA descubrió la fuente probable: un  llameante ‘blazar‘.

Se cree que la mayoría de las galaxias tienen agujeros negros supermasivosgiratorios en sus centros. Pero algunos de estos agujeros negros parecen atraer material a velocidades feroces, un proceso que envía simultáneamente corrientes de partículas altamente energéticas al espacio. Estas galaxias se llaman blazars, aunque el término sólo se aplica cuando una de estas corrientes se dirige directamente a la Tierra.

El blazar que parece haber enviado el neutrino hacia nossotros se encuentra a 3.700 millones de años luz de la Tierra, justo en el hombro izquierdo de laconstelación de Orión. Aunque una sola detección no es una evidencia sólida, los científicos de IceCube revisaron sus registros y encontraron una ráfaga de neutrinos provenientes del mismo lugar durante 150 días en 2014 y 2015. Los detalles se publican en dos artículos separados en la revista Science (1 y 2).

La instalaciu00f3n de una cadena de 60 sensores IceCube. Fotografu00eda Mark Krasberg IceCube NSF

La instalación de una cadena de 60 sensores IceCube/Mark Krasberg/IceCube NSF

Al descubrir los orígenes del neutrino, los astrónomos también pueden haber resuelto el rompecabezas de 100 años de antigüedad de qué tipos de objetos pueden crear rayos cósmicos de alta energía que ocasionalmente golpean el planeta. Los rayos cósmicos están compuestos de protones y otras partículas cargadas y son casi imposibles de rastrear hasta su origen porque las partículas son desviadas por campos magnéticos a medida que viajan a través del espacio. Pero los rayos cósmicos de alta energía también forman neutrinos, que viajan en líneas rectas por lo que son más fáciles de rastrear hasta su fuente.

“Sabemos que existen estos rayos cósmicos de muy alta energía que se están acelerando en algún lugar y es un misterio centenario de donde provienen”, dice Erik Blaufuss, que trabaja en IceCube para la Universidad de Maryland. “El problema con los rayos cósmicos es que salen al espacio y se mezclan.”

Al rastrear el neutrino hasta su origen, los científicos han lanzado una nueva era de astronomía, en la que los cielos pueden ser observados no sólo con telescopios tradicionales, e incluso con observatorios de ondas gravitacionales, sino también con detectores de neutrinos. “Lo mucho que estamos empezando a rascar la superficie es la gran pregunta con la que estamos lidiando ahora”, dijo Blaufuss.

Los neutrinos son partículas extraordinarias. Tan livianas que una vez se pensó que no tenían masa, salen continuamente del sol en grandes cantidades. La mayor parte del tiempo pasan a través de objetos en su camino: alrededor de 100.000 millones pasan desapercibidos a través del área de la punta de un dedo cada segundo. Las colisiones con otras partículas como la detectada en la Antártida son muy raras.

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