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la versión original de esta historia apareció en Revista Quanta.

De los 100 billones de neutrinos que pasan a través de nosotros cada segundo, la mayoría proviene del sol o de la atmósfera terrestre. Pero un puñado de partículas (aquellas que se mueven mucho más rápido que el resto) viajaron hasta aquí desde fuentes poderosas más lejanas. Durante décadas, los astrofísicos han buscado el origen de estos neutrinos “cósmicos”. Ahora, el Observatorio de Neutrinos IceCube finalmente ha recolectado suficientes para revelar patrones reveladores de su procedencia.

en un artículo publicado en junio en CienciaEl equipo reveló el primer mapa de la Vía Láctea en neutrinos. (Por lo general, nuestra galaxia está representada con fotones, partículas de luz). El nuevo mapa muestra una neblina difusa de neutrinos cósmicos que emanan de toda la Vía Láctea, pero, curiosamente, no se destaca ninguna fuente individual. “Es un misterio”, dijo Francisco Halzenquien dirige IceCube.

Los resultados siguen un Estudio IceCube del otoño pasadoTambién en Ciencia, que fue el primero en conectar los neutrinos cósmicos a una fuente individual. Mostró que una gran parte de los neutrinos cósmicos detectados hasta ahora por el observatorio provienen del corazón de una galaxia «activa» llamada NGC 1068. En el núcleo brillante de la galaxia, la materia gira en espiral hacia un agujero negro supermasivo central, generando de alguna manera neutrinos cósmicos. en el proceso.

«Es realmente gratificante», dijo Kate Scholberg, un físico de neutrinos de la Universidad de Duke que no participó en la investigación. “De hecho, han identificado una galaxia. Este es el tipo de cosas que toda la comunidad de astronomía de neutrinos ha estado intentando hacer desde siempre”.

Identificar las fuentes de neutrinos cósmicos abre la posibilidad de utilizar las partículas como una nueva sonda de la física fundamental. Los investigadores han demostrado que los neutrinos pueden usarse para abrir grietas en el modelo estándar reinante de la física de partículas e incluso probar descripciones cuánticas de la gravedad.

Sin embargo, identificar el origen de al menos algunos neutrinos cósmicos es sólo un primer paso. Poco se sabe sobre cómo la actividad alrededor de algunos agujeros negros supermasivos genera estas partículas, y hasta ahora la evidencia apunta a múltiples procesos o circunstancias.

Ilustración: Merrill Sherman/Revista Quanta; imágenes cortesía de la colaboración IceCube

Origen largamente buscado

Por muy abundantes que sean, los neutrinos suelen atravesar la Tierra sin dejar rastro; Se tuvo que construir un detector magníficamente enorme para detectar suficientes de ellos como para percibir patrones en las direcciones desde las que llegan. IceCube, construido hace 12 años, consta de cadenas de detectores de un kilómetro de largo perforados profundamente en el hielo antártico. Cada año, IceCube detecta una docena de neutrinos cósmicos con una energía tan alta que destacan claramente entre una neblina de neutrinos atmosféricos y solares. Análisis más sofisticados pueden extraer neutrinos cósmicos candidatos adicionales del resto de los datos.

Los astrofísicos saben que neutrinos tan energéticos sólo podrían surgir cuando núcleos atómicos de rápido movimiento, conocidos como rayos cósmicos, chocan con material en algún lugar del espacio. Y muy pocos lugares en el universo tienen campos magnéticos lo suficientemente fuertes como para elevar los rayos cósmicos a energías suficientes. Los estallidos de rayos gamma, destellos de luz ultrabrillantes que ocurren cuando algunas estrellas se convierten en supernovas o cuando las estrellas de neutrones giran entre sí, se consideraron durante mucho tiempo como una de las opciones más plausibles. La única alternativa real eran los núcleos galácticos activos, o AGN, galaxias cuyos agujeros negros supermasivos centrales arrojan partículas y radiación a medida que cae materia.