A las seis y 18 minutos de la tarde del 22 de septiembre de 2021, una sola partícula se estrelló contra el hielo debajo del Polo Sur. El detector IceCube lo registró como IC 210922A, un rastro de luz que recorre un kilómetro cúbico de agua helada de la Antártida. Llevaba aproximadamente 750 billones de electronvoltios de energía, mucho más de lo que un acelerador de partículas en la Tierra puede reunir, y el instrumento estaba seguro en más del 90 por ciento de que procedía de fuera de nuestra galaxia. El problema, como siempre con los neutrinos, era saber dónde.
Los neutrinos son los mensajeros más esquivos del Universo. Sin carga eléctrica, casi sin masa y una renuencia casi patológica a interactuar con cualquier cosa, lo que significa que fluyen a través de planetas y personas sin darse cuenta de ninguno de los dos.
Durante más de medio siglo, los astrónomos han captado neutrinos de alta energía que llegan del espacio sin poder decir qué los formó. Se han nombrado a un puñado de culpables: el Sol, la supernova de 1987, la galaxia activa NGC 1068, el blazar con el desagradable número de catálogo TXS 0506+056. Pero si sumamos todo lo que hemos determinado, queda muy por debajo de la inundación total registrada por IceCube, el llamado fondo difuso de neutrinos. Algo ahí fuera, abundante y hasta ahora invisible, ha estado haciendo la mayor parte del trabajo.
Cuando se emitió la alerta de 2021, los telescopios de todo el mundo se dirigieron hacia un trozo de cielo en la constelación de Eridanus. No encontraron nada. Ni una llamarada de rayos gamma, ni una fuente de rayos X, ni una estrella que explote, ni ningún objeto destrozado que caiga en un agujero negro.
Un par de días después, Yuji Urata de MITOS Science en Taiwán y sus colegas probaron una longitud de onda diferente. Apuntaron el telescopio James Clerk Maxwell en Maunakea hacia la región del error y captaron algo sorprendentemente brillante en luz submilimétrica, un brillo que ningún otro estudio había detectado. Lo apodaron Shadow Blaster.
Una galaxia escondida detrás de una lupa
Las probabilidades de tropezar con una fuente submilimétrica tan brillante dentro de esa particular caja de cielo, simplemente por casualidad, eran alrededor de una entre cien (y posiblemente más cerca de una entre trescientos, dependiendo de en qué encuesta confíes). Esto es lo suficientemente incómodo como para tomarlo en serio. Un seguimiento más preciso con el Submillimeter Array, y luego con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array en Chile, reveló por qué Shadow Blaster parecía tan improbablemente luminoso: se encuentra directamente detrás de una enorme galaxia en primer plano cuya gravedad curva y magnifica su luz, difuminándola en cuatro imágenes distorsionadas dispuestas alrededor de una lente cósmica.
Esa afortunada alineación es toda la historia, en cierto sentido. Sin él, la galaxia sería demasiado débil y demasiado distante para estudiarla en detalle.
Sin embargo, para utilizar la lente correctamente, el equipo primero tuvo que comprender la galaxia que se dobla. Aquí es donde entró Gemini Norte, con dos de sus espectrógrafos separando el objeto en primer plano. “Los datos combinados de GMOS y GNIRS nos ayudaron a medir la distancia a la galaxia lente y determinar que es una galaxia elíptica masiva”, dice Urata. “Esta información fue crucial para estimar la distribución de masa de la lente y construir un modelo de lente gravitacional”. Con la lente caracterizada, finalmente pudieron eliminar su efecto distorsionador y ver Shadow Blaster como realmente es.
Y lo que realmente es resulta ser la parte interesante.
Las estrellas como aceleradores de partículas
Si quitamos el aumento, Shadow Blaster se encuentra a unos 11 mil millones de años luz de distancia, en la época que los astrónomos llaman mediodía cósmico, cuando el Universo estaba construyendo estrellas furiosamente. Su núcleo es diminuto, tal vez de medio kiloparsec de diámetro, y está repleto de gas y polvo que forman nuevas estrellas a un ritmo de varios cientos de soles cada año. No hay señales de un agujero negro activo, ninguna de las violentas y rápidas salidas de gas que delatan a un monstruo que se alimenta en el corazón de una galaxia. El gas molecular es denso, concentrado y relativamente tranquilo. En otras palabras, se trata de la luz de las estrellas haciendo el trabajo pesado, no de un agujero negro. La teoría ha predicho durante mucho tiempo que un entorno tan lleno y rico en gas puede comportarse como un acelerador de partículas natural, donde los rayos cósmicos chocan repetidamente contra el gas y escupen neutrinos como subproducto.
“Shadow Blaster posee el tipo de entorno denso y rico en gas que los modelos teóricos han sugerido durante mucho tiempo que podría producir neutrinos de alta energía de manera eficiente”, dice Urata. Combine eso con la ausencia de cualquier sospechoso más convincente en el campo, y el caso comienza a parecer sólido.
No es hermético. No se puede descartar una alineación casual, y se esperaría que esta galaxia, por sí sola, arrojara un neutrino detectable a IceCube quizás una vez cada pocos siglos, lo que no es una prueba irrefutable. La cuestión no es la única galaxia.
La cuestión es que galaxias como Shadow Blaster estaban en todas partes hace diez mil millones de años, produciendo miles de millones de estrellas y rayos cósmicos. Individualmente débiles como fuentes de neutrinos, colectivamente podrían explicar una parte importante del trasfondo que ha desconcertado a los físicos durante décadas. “Nuestro análisis sugiere que esta población podría contribuir hasta aproximadamente el 20% del fondo de neutrinos difusos observado medido por IceCube”, dice Urata. La mayoría de esas galaxias no están convenientemente enfocadas, que es exactamente la razón por la que esta es importante: es una rara ventana ampliada a una población que en su mayoría no podemos ver: las galaxias polvorientas con formación de estrellas que las búsquedas anteriores seguían pasando por alto porque ocultan su luz detrás de espesos velos de polvo.
Si el vínculo se mantiene, Shadow Blaster sería la primera galaxia polvorienta individual de formación de estrellas jamás vinculada a un neutrino específico de alta energía. Para demostrar la contribución de la población se necesitarán estudios submilimétricos amplios y profundos que ningún telescopio actual puede ofrecer, el tipo de instalación que aún está en la mesa de dibujo. Por ahora hay un fantasma, una galaxia y un resplandor lejano de estrellas recién nacidas que pueden haber estado sazonando el cosmos con neutrinos desde mucho antes de que existiera la Tierra.
Fuente: Urata et al., Nature Astronomy (2026), DOI: 10.1038/s41550-026-02884-9
Preguntas frecuentes
¿Cómo puede una galaxia que no tiene un agujero negro alimentarse producir neutrinos de alta energía?
Los neutrinos provienen de la propia formación estelar, no de un agujero negro. En un núcleo compacto y rico en gas, los rayos cósmicos acelerados por el caos del intenso nacimiento de estrellas chocan con el denso gas circundante y producen neutrinos como subproducto. Shadow Blaster no muestra ninguna firma de agujero negro, lo que lo convierte en una prueba tan clara de la idea de que sólo las estrellas pueden hacer funcionar la maquinaria.
¿Por qué importa una galaxia distante si apenas registraría un solo neutrino en siglos?
Porque es un sustituto de toda una población. Galaxias como ésta eran extraordinariamente comunes alrededor del mediodía cósmico y, si bien cada una de ellas es una fuente débil por sí sola, juntas podrían suministrar una parte significativa de los neutrinos que inundan nuestros detectores. Resulta que Shadow Blaster está lo suficientemente ampliado como para que podamos estudiar un ejemplo en detalle.
¿Es cierto que los astrónomos normalmente no pueden ver galaxias como ésta?
En gran medida, sí. Las galaxias polvorientas en formación de estrellas ocultan su luz detrás de gruesas capas de polvo y se encuentran a miles de millones de años luz de distancia, por lo que la mayoría de las búsquedas anteriores de neutrinos en busca de llamaradas brillantes simplemente no las detectaron. Una lente gravitacional casual actuó como una lupa natural, aumentando más de diez veces el brillo aparente de Shadow Blaster y poniéndolo a su alcance.
¿Qué se necesitaría para confirmar que estas galaxias son una fuente importante de neutrinos?
Estudios amplios y profundos con luz submilimétrica que pueden barrer las grandes zonas del cielo donde se originan las alertas de neutrinos. Ningún telescopio actual puede cubrir esa área a la profundidad necesaria en un período de tiempo realista, por lo que el caso depende en parte de que se construyan o propongan futuras instalaciones exactamente para este tipo de trabajo.
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