agosto 11, 2022

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Fábricas de neutrinos en el espacio profundo – Raumfahrer.net

Los neutrinos que llegan a nuestro planeta provienen de las profundidades del universo a partir de blazares. Un equipo de astrofísicos ahora ha demostrado esto por primera vez. Comunicado de prensa de la Universidad de Würzburg.

Fuente: Universidad de Würzburg, 14 de julio de 2022.

Un artista de Blazar ha representado la aceleración de rayos cósmicos, neutrinos y fotones a altas energías como las observadas en los Beatron Blazers. (Foto: Benjamín Amand)

14 de julio de 2022: la atmósfera de la Tierra está constantemente bombardeada por rayos cósmicos. Este consiste en partículas cargadas eléctricamente con energías de hasta 1020 MeV. Esto es un millón de veces más que la energía obtenida en el acelerador de partículas más poderoso del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones cerca de Ginebra.

Las partículas de energía extremadamente alta provienen de las profundidades del espacio y han viajado miles de millones de años luz. ¿De dónde vinieron, por qué dispararían al universo con un poder tan enorme? Estas preguntas se encuentran entre los mayores desafíos de la astrofísica durante más de un siglo.

Los neutrinos se producen en los lugares donde nacen los rayos cósmicos. Estas son partículas neutras que son difíciles de detectar. Casi no tienen masa y apenas interactúan con la sustancia. Corren por todo el universo y pueden atravesar galaxias, planetas y el cuerpo humano casi sin dejar rastro.

“Los neutrinos astrofísicos solo se producen en procesos en los que se aceleran los rayos cósmicos”, explica la profesora de astrofísica Sarah Busson de la Universidad Julius Maximilians (JMU) Würzburg. Esto es lo que convierte a estos neutrinos en mensajeros únicos, allanando el camino para identificar las fuentes de los rayos cósmicos.

Un artículo en ciencia desató polémica
A pesar de la gran cantidad de datos recopilados por los astrofísicos, atribuir los neutrinos de alta energía a las fuentes astrofísicas de las que se originaron ha sido un problema sin resolver durante años. Sarah Busson siempre ha encontrado que esto es un desafío emocionante.

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En 2017, el investigador y otros colegas informaron Blazar (TXS 0506 + 056) como fuente sospechosa de neutrinos por primera vez en la revista Science. Los blazars son núcleos galácticos activos alimentados por agujeros negros supermasivos que emiten mucha más radiación que toda su galaxia. La publicación provocó un debate científico sobre si realmente existe un vínculo entre los blazares y los neutrinos de alta energía.

Éxito con el análisis de mensajes múltiples
Tras este primer paso alentador, en junio de 2021, el grupo del profesor Busson se embarcó en un ambicioso proyecto de investigación de varios mensajes con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación. El objetivo es analizar diferentes señales (“mensajero”, por ejemplo, neutrinos) del universo. El objetivo principal es dilucidar el origen de los neutrinos astrofísicos y posiblemente identificar a los blazares como la primera fuente de neutrinos de alta energía fuera de la galaxia.

El proyecto muestra ahora su primer éxito: en Astrophysical Journal Letters, Sarah Busson, junto con su grupo, los ex postdoctorados Ranier de Menezes y Andrea Tramassery de la Universidad de Ginebra, informan que los blazares están asociados con los neutrinos astrofísicos en un grado sin precedentes con lo cual la certeza puede ser correlacionada.

Los blazers de Pivatron han sido identificados como fábricas de neutrinos extragalácticos
“Usamos datos de neutrinos obtenidos del Observatorio de Neutrinos IceCube en la Antártida -el detector de neutrinos más sensible actualmente en funcionamiento- y un catálogo de objetos astrofísicos que han sido identificados con certeza como plasmas”, dice el profesor de JMU.

“Realizamos un análisis de correlación cruzada entre las muestras de datos y encontramos pruebas sólidas de que un subconjunto de blazars produce los neutrinos de alta energía observados. La probabilidad de que se trate de una coincidencia es muy pequeña y es de solo 6 x 10-7, que es menos de uno en un millón. Los resultados proporcionan, por primera vez, evidencia observacional irrefutable de que el subgrupo de blazars PeVatron son fuentes de neutrinos extragalácticos y, por lo tanto, aceleradores de rayos cósmicos”.

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Según Sarah Bosson, el descubrimiento de estas fábricas de neutrinos de alta energía es un hito en la astrofísica: “Nos acerca un paso más a resolver el misterio centenario del origen de los rayos cósmicos”.

Solo es la punta del iceberg
A pesar de este éxito, el investigador de la JMU se da cuenta de que aún queda mucho por hacer. Cita al erudito del siglo XVII Blaise Pascal: “El conocimiento es como una esfera: cuanto más grande es, más está conectado con lo desconocido”.

Esto también se aplica a la investigación de Boson: “Lo que observamos es solo la punta del iceberg, y este es probablemente solo el emisor de neutrinos más brillante y poderoso”. De hecho, dice, el análisis estadístico se ha centrado solo en los tipos de neutrinos IceCube más prometedores que se centran en los datos. Buson espera que técnicas analíticas más complejas conduzcan a más descubrimientos.

Los blazars de Biffatron presentan un nuevo desafío para la astrofísica de mensajes múltiples, según Boson: “¿Qué hace que este grupo de blazars sea tan especial entre los miles de objetos similares en nuestro universo? Estas y otras preguntas ocuparán a nuestra comunidad de mensajes múltiples en las próximas décadas. .”

Publicación
“Comenzando un viaje a través del universo: el descubrimiento de fábricas de neutrinos más allá de la galaxia”, Astrophysical Journal Letters, 14 de julio de 2022, acceso abierto, doi.org/10.3847/2041-8213/ac7d5b
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac7d5b
PDF: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac7d5b/pdf