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La ‘partícula fantasma’ detectada en la Antártida proviene de un objeto invisible

Descubren que el neutrino capturado en la Antártida en septiembre viene de un lejanísimo blazar, del centro de una galaxia invisible a nuestros ojos

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La ‘partícula fantasma’ detectada en la Antártida proviene de un objeto invisible
Recreación artística de cómo nos llega un neutrino en rayos cósmicos

Recreación artística de cómo nos llega un neutrino en rayos cósmicos NASA/IceCube

Resumen:

Suena a misterio, y lo es en buena medida. La Tierra recibe “un bombardeo constante de billones de neutrinos muy energéticos”. Hasta septiembre pasado se pensaba que nos atravesaban sin más. Pero un equipo internacional liderado por Spencer Klein del Laboratorio Lawrence Berkeley National de California (EE.UU.) encontró indicios de lo contrario. Ahora ya saben, también, de dónde vienen los que cazaron en un enorme cubo de hielo de la Antártida: un lejano blazar en la zona de Orión, el centro “invisible” de una galaxia.

Este tipo de galaxia en espiral tiene un agujero negro en su centro y los violentos fenómenos que se dan en él, de forma compacta, se conocen como blazares. Es prácticamente un cúasar que escupe sendos haces de rayos en direcciones opuestas. Uno de esos rayos apunta hacia nuestro vecindario galáctico de la Tierra. Y en ese rayo hay neutrinos superenergéticos, según las conclusiones de un equipo de la Universidad de Maryland. Es un verdadero emisario del pasado, pues los blazares apenas son perceptibles en galaxias muy jóvenes. Y si son jóvenes y lejanas, decimos que son galaxias del pasado, pues sus rayos nos llegan con miles y miles de años de retraso.

“Los neutrinos tienen una reputación bastante bien ganada por ser sorprendentes”, dice Darren Grant, portavoz de IceCube. “Es increíblemente emocionante ver esta primera medición y el potencial que tiene para futuras pruebas de precisión”. Equipado con un sistema de alerta casi en tiempo real, el experimento IceCube (literalmente, cubo de hielo, que es lo que en esencia es este instrumento) transmitió las coordenadas de donde probablemente llegó un neutrino a la velocidad de la luz el 22 de septiembre. Dos observatorios de rayos gamma, el Telescopio Espacial Fermi de la NASA y el Telescopio MAGIC, en las Islas Canarias, detectaron un destello de rayos gamma de alta energía que también parecían provenir de TXS 0506 + 056 , una convergencia de observaciones que convincentemente implicaron al blazar como la fuente más probable. Quizás lo más reseñable de todo esto sea la proeza técnica que supone haber conseguido atrapar y confirmar el origen de una partícula tan liviana y de la que apenas sabemos que existe desde hace algo más de medio siglo. Aquí explicamos cómo lo hicieron:

Los neutrinos son las partículas más ligeras en el universo, pero fundamentales para que existan las grandes estructuras del cosmos. En las escalas grandes, los neutrinos actúan como arquitectos cósmicos, ya que influyen en la formación y la distribución de las galaxias.

Lo publicado esta semana cambia las hipótesis inicial. El blazar, conocido como, TXS 0506+065 es uno de los objetos más luminosos del universo, aunque es totalmente invisible a nuestros ojos. Su radiación está fuera del espectro visible. ¿Habrá objetos enormes invisibles que nos esté enviado señales constantemente? Sabemos que sí. Pero hasta ahora de ellos nos llegaban señales no de luz, sino de radio, por ejemplo. Con todas las limitaciones que conlleva el método. Los neutrinos atrapados pueden contarnos muchas cosas de esos colosos que escapan a nuestra mirada. Pero, eso sí, queda aún mucho camino para que sea una técnica verdaderamente útil para mirar al cosmos lejano.

Neutrinos testigos del pasado

Estudiarlos es un quebraderos de cabeza. Los neutrinos lo atraviesan todo a casi la velocidad de la luz. Incluido nuestro cuerpo, más de 200 billones de veces por segundo (afortunadamente para nuestro organismo, apenas interactúan con la materia) El detector IceCube atrapó por primera vez en la Tierra un neutrino de alta energía. Esta partícula es considerada “una de las últimas fronteras de la comprensión del universo”, señala a El Independiente la astrofísica de la Universidad de París Diderot Isabelle Grenier.


Así fue el traslado del espectrómetro de KATRIN desde la fábrica hasta las instalaciones del Karlsruhe Institute al pie del Rin, y así es la partícula fantasma que esperan encontrar y medir. | Vídeo: M. Viciosa | KATRIN

 


Cazarlos supone gozar de “una reserva valiosísima de información”, según señaló Grenier poco después de los hayazgos de IceCube. Los neutrinos de alta energía “llegan de muy lejos y en línea recta”, al no chocar apenas con nada, se pueden convertir en mensajeros del pasado, de los orígenes de nuestro universo. Aún no somos capaces de explicar qué pasó en los instantes posteriores al Big Bang. Pero el avance publicado este miércoles es apenas un aperitivo y hay mucho por confirmar.

Instalaciones de IceCube en la Antártida

Instalaciones de IceCube en la Antártida NSF

Ya que es tan difícil encontrar neutrinos galácticos, se pueden “fabricar” en la Tierra para estudiarlos. En este sentido, desde hace semanas está en funcionamiento una instalación masiva para cazar la partícula más ligera y escurridiza. Durante los últimos 15 años, la localidad alemana de Eggenstein-Leopoldshafen, al pie del Rin, se ha estado preparando para acoger y ver funcionar un mastodonte de 24 metros de altura diseñado para medir la masa de esta partícula que nadie ha podido ver. Bautizado como KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino), se pone ahora en marcha de la mano de 150 investigadores básicos, ingenieros y estudiantes.

Desde que se detectaron por primera vez hace más de cien años, los rayos cósmicos, llenos de partículas altamente energéticas que continuamente vienen desde el espacio en la Tierra, han planteado preguntas: ¿qué crea y lanza estas partículas a través de distancias tan grandes? ¿De dónde vienen?

Debido a que los rayos cósmicos son partículas cargadas eléctricamente, sus caminos están curvados por los campos magnéticos que llenan el espacio. Pero los poderosos aceleradores cósmicos que los producen también producen neutrinos, que no están cargados y, por lo tanto, no se ven afectados ni siquiera por los campos magnéticos más potentes. Debido a que rara vez interactúan con la materia y casi no tienen masa, los neutrinos viajan casi sin interrupción desde su creación, dando a los científicos un puntero casi directo a su fuente. Sencillamente son los mejores mensajeros de lo que pasó muy lejos en el espacio y el tiempo. Manejarlos “supone toda una nueva ventana para mirar el universo”, tal y como ocurrió con la constatación de que podemos medir ondas gravitacionales, en palabras de Isabelle Grenier.