Los neutrinos “fantasmales” nos ayudan a ver nuestra Vía Láctea como nunca antes

En 1923, el escritor francés Marcel Proust publicó el quinto libro de su epopeya de siete volúmenes La memoria de las cosas pasadas. En él, escribió un pasaje que con el tiempo ha sido parafraseado como “el verdadero viaje de descubrimiento consiste… no en buscar nuevos paisajes, sino en tener nuevos ojos”. Este es un mensaje que los astrónomos conocen desde hace mucho tiempo, y quedó demostrado una vez más en un anuncio reciente de una fotografía nueva y única de la Vía Láctea. Esta imagen abre una forma completamente diferente de entender nuestro entorno galáctico.

Desde tiempos inmemoriales, los astrónomos han observado el cielo utilizando el espectro electromagnético, desde el ojo desnudo en la prehistoria hasta el primer uso de un telescopio en 1610. A esto le siguieron las ondas de radio en 1932 y los rayos gamma en los años 1960. Pero la radiación electromagnética (cuya forma de partícula es un fotón) no es lo único que puede atravesar el espacio interestelar. Otro mensajero es el enigmático neutrino, una partícula emitida en algunos tipos de desintegración nuclear.

Los investigadores utilizaron el detector IceCube para buscar neutrinos muy energéticos procedentes del espacio profundo. IceCube es enorme: está compuesto por un kilómetro cúbico de hielo situado en el Polo Sur. Los neutrinos del espacio atraviesan la atmósfera e interactúan en el hielo. Esas interacciones depositan mucha energía, que se convierte en un parpadeo de luz de muy corta duración. Utilizando una variedad de patrones de parpadeo, los investigadores pueden determinar la dirección de donde provenía el neutrino original.

Esta medición fue muy difícil. Los neutrinos se emiten a partir de reacciones nucleares y el mayor reactor nuclear cercano es el sol. De hecho, todas las estrellas emiten neutrinos, aunque la energía de los neutrinos emitidos por las estrellas tiende a ser mucho menor que la que buscaba el detector IceCube. Sin embargo, la velocidad a la que se detectaron neutrinos de baja energía fue mucho mayor que la de los de alta energía. Descubrir la señal de alta energía requirió diez años de datos y técnicas avanzadas de inteligencia artificial.

El arduo trabajo dio sus frutos y produjo un conjunto de datos con alrededor de 60.000 casos de neutrinos de alta energía procedentes del espacio. Debido a que los neutrinos son emitidos por objetos astronómicos, los investigadores esperaban que las fuentes más frecuentes de neutrinos de alta energía estuvieran en el plano de la Vía Láctea, y eso es lo que encontraron.

El proceso mediante el cual se crean los neutrinos galácticos de alta energía aún no se comprende completamente. Se cree que no se originan directamente en el interior de estrellas, supernovas u otros objetos astronómicos. En cambio, los astrónomos piensan que la fuente son los rayos gamma. Los rayos gamma son una forma de radiación electromagnética de muy alta energía, mucho más poderosa que los rayos X. Son emitidos por estrellas muy calientes y masivas, así como por el gas extremadamente caliente que rodea un agujero negro.

Estos rayos gamma vuelan por el espacio y ocasionalmente interactúan con el gas hidrógeno que flota entre las estrellas. Se cree que la interacción entre los rayos gamma y los núcleos de hidrógeno produce el tipo de neutrinos de alta energía observados por IceCube.

Los investigadores han probado esta hipótesis y han descubierto que parece ser más o menos cierta. Los rayos gamma más energéticos y los neutrinos de alta energía parecen provenir de los mismos lugares en el espacio. Sin embargo, la evidencia no es definitiva. Si bien los astrónomos pueden determinar con mucha precisión el origen de los rayos gamma, no han logrado la misma precisión para los neutrinos. Cuando se detecta un neutrino de alta energía en IceCube, la dirección de viaje original del neutrino sólo puede determinarse con una precisión de unos cinco grados. Esto es suficiente para establecer sólo una correlación aproximada entre las fuentes de emisión de rayos gamma y de neutrinos.

Reciba su dosis de las mejores historias de JSTOR Daily en su bandeja de entrada todos los jueves.

Política de privacidad Contáctenos Puede cancelar su suscripción en cualquier momento haciendo clic en el enlace proporcionado en cualquier mensaje de marketing.

D

Cuando los investigadores utilizan el conocido patrón de emisión de rayos gamma en la Vía Láctea para predecir la tasa esperada de producción de neutrinos de alta energía, descubren que se detectan más neutrinos de los esperados. Esta discrepancia ha llamado la atención de los astrónomos, que intentan comprender de dónde proviene el inesperado exceso de neutrinos de alta energía.

La historia de la ciencia está llena de ejemplos en los que las nuevas capacidades de los detectores han llevado a una mejor comprensión del Universo que nos rodea. Con la capacidad de obtener imágenes de neutrinos cósmicos ahora disponible, los astrónomos esperan aprender más sobre los secretos de nuestra galaxia. En el futuro, una versión más grande de IceCube, que utilizará diez kilómetros cúbicos de hielo antártico, proporcionará una ventana aún mayor al cosmos.

¡Apoye a JSTOR diariamente! Únase a nuestro nuevo programa de membresía en Patreon hoy.

JSTOR es una biblioteca digital para académicos, investigadores y estudiantes. Los lectores de JSTOR Daily pueden acceder a la investigación original detrás de nuestros artículos de forma gratuita en JSTOR.

Reciba su dosis de las mejores historias de JSTOR Daily en su bandeja de entrada todos los jueves.

Política de privacidad Contáctenos Puede cancelar su suscripción en cualquier momento haciendo clic en el enlace proporcionado en cualquier mensaje de marketing.

D