Colaboración IceCube/NSF/ESO
Los científicos del Observatorio de Neutrinos IceCube han presentado una nueva imagen sorprendente de nuestra galaxia, la Vía Láctea, vista por partículas mensajeras fantasmales llamadas neutrinos. Este nuevo análisis, anunciado hoy en un evento de la Universidad de Drexel, con un artículo que se publicará mañana en la revista Science, ofrece la evidencia más sólida hasta la fecha de que la Vía Láctea es una fuente de neutrinos de alta energía, arrojando más luz sobre el origen de los neutrinos de alta energía. -energía rayos cósmicos.
«Recuerdo haber dicho: ‘En este momento de la historia de la humanidad, somos los primeros en ver nuestra galaxia en algo que no sea luz'», dijo Naoko Kurahashi Neilson, física de la Universidad de Drexel y miembro de IceCube, sobre el momento en que ella y dos estudiantes graduados primero examinó la imagen. “Observar nuestra propia galaxia por primera vez utilizando partículas en lugar de luz es un gran paso. A medida que evolucione la astronomía de neutrinos, obtendremos una nueva lente con la que observar el universo”.
Como se informó anteriormente, desde que el físico francés Pierre Auger propuso en 1939 que los rayos cósmicos deben transportar cantidades increíbles de energía, los científicos se han preguntado qué produce estos poderosos grupos de protones y neutrones que caen en la atmósfera de la Tierra. Una forma de identificar las fuentes es rastrear los caminos que recorrieron los neutrinos cósmicos de alta energía en su camino a la Tierra, ya que son creados por los rayos cósmicos que chocan con la materia o la radiación, produciendo partículas que luego se descomponen en neutrinos y rayos gamma.
La mayoría de los cazadores de neutrinos entierran sus experimentos bajo tierra, lo mejor para cancelar la interferencia ruidosa de otras fuentes. En el caso de IceCube, la colaboración presenta conjuntos de sensores ópticos del tamaño de una pelota de baloncesto enterrados en las profundidades del hielo antártico. En las raras ocasiones en que un neutrino que pasa interactúa con el núcleo de un átomo en el hielo, la colisión produce partículas cargadas que emiten fotones UV y azules. Esos son recogidos por los sensores. Por lo tanto, IceCube está bien posicionado para ayudar a los científicos a avanzar en su conocimiento del origen de los rayos cósmicos de alta energía.
Una fuerte posible fuente de rayos cósmicos de alta energía son los núcleos galácticos activos (AGN), que se encuentran en el centro de algunas galaxias. Su energía surge de los agujeros negros supermasivos en el centro de la galaxia y/o del giro del agujero negro. No es una tarea fácil localizar fuentes de neutrinos de alta energía en el espacio, dada la gran cantidad de neutrinos de fondo y otras partículas en la atmósfera terrestre. IceCube registra aproximadamente 100 millones de muones por cada neutrino que detecta, por ejemplo. En 2018, IceCube detectó una llamarada de neutrinos que parecía provenir de un tipo de AGN llamado blazar. Pero necesitaban encontrar otras fuentes de neutrinos cósmicos similares para reconciliar esa observación con los modelos de neutrinos existentes.
Cubo de hielo/NSF
En 2020, la colaboración de IceCube analizó los datos recopilados entre 2008 y 2018. Encontraron un indicio tentador de 63 neutrinos en exceso provenientes de cuatro AGN, aunque solo uno, Messier 77 (también conocido como NGC 1068, o Squid Galaxy), alcanzó alguna significancia estadística. Aun así, fue solo 2.9 sigma, por debajo de lo que se requiere para reclamar el descubrimiento; podría haber sido simplemente una fluctuación de fondo aleatoria.
Entonces, los científicos de IceCube revisaron los datos nuevamente el año pasado, esta vez incorporando técnicas de aprendizaje automático para reconstruir mejor las trayectorias y energías de los fotones captados por los detectores. Luego reprocesaron esos mismos 10 años de datos. El resultado: un exceso de 79 neutrinos sobre el fondo, con una significación estadística de 4,2 sigma. Así que Messier 77 es de hecho un fuerte candidato para uno de esos emisores de neutrinos de alta energía.