Hace casi 10 mil millones de años en una galaxia conocida como PKS B1424-418, ocurrió una explosión dramática. La luz de esta explosión comenzó a llegar a la Tierra en 2012. Ahora, un equipo internacional de astrónomos, dirigido por el Prof. Matthias Kadler, profesor deastrofísica en la universidad de Würzburg, e incluyendo a otros científicos del nuevo grupo de investigación para astronomía y física de astropartículas en las universidades de Würzburg y Erlangen-Nürnberg, han demostrado que un neutrino que rompió récords visto aproximadamente al mismo tiempo probablemente nació en el mismoevento. Los resultados se publican en Física de la naturaleza.
Los neutrinos son las partículas fundamentales más rápidas, ligeras, insociables y menos comprendidas, y los científicos ahora son capaces de detectar las de alta energía que llegan del espacio profundo. El presente trabajo proporciona la primera asociación plausible entre un solo objeto extragaláctico y uno deestos neutrinos cósmicos.
Aunque los neutrinos superan con creces a todos los átomos del universo, rara vez interactúan con la materia, lo que hace que detectarlos sea un gran desafío. Pero esta misma propiedad permite a los neutrinos salir rápidamente de lugares donde la luz no puede escapar fácilmente, como el núcleo de unestrella que colapsa y atraviesa el universo casi sin obstáculos.Los neutrinos pueden proporcionar información sobre procesos y entornos que simplemente no están disponibles a través de un estudio de la luz solamente.
Recientemente, el Observatorio IceCube Neutrino en el Polo Sur encontró la primera evidencia de un flujo de neutrinos extraterrestres, que fue nombrado el avance mundial de la física del año 2013. Hasta la fecha, el equipo científico de IceCube Neutrino ha anunciado alrededor de cien-neutrinos energéticos y apodado los eventos más extremos por los personajes de la serie de televisión infantil "Barrio Sésamo". El 4 de diciembre de 2012, IceCube detectó un evento conocido como Big Bird, un neutrino con una energía superior a 2 cuatrillones de electronvoltios PeV. Para poner eso en perspectiva, es más de un millón de millones de veces mayor que la energía de una radiografía dental empaquetada en una sola partícula que se cree que posee menos de una millonésima parte de la masa de un electrón. Big Bird fue el neutrino de mayor energíadetectado en ese momento y aún ocupa el segundo lugar.
¿De dónde vino? La mejor posición de IceCube solo redujo la fuente a un parche del cielo del sur de unos 32 grados de ancho, equivalente al tamaño aparente de 64 lunas llenas. "Es como una investigación de la escena del crimen", dice el autor principalMatthias Kadler, profesor de astrofísica en la Universidad de Würzburg en Alemania, "El caso involucra una explosión, un sospechoso y varias piezas de evidencia circunstancial".
A partir del verano de 2012, el satélite Fermi de la NASA presenció un brillo espectacular de PKS B1424-418, una galaxia activa clasificada como blazar de rayos gamma. Una galaxia activa es una galaxia típica con un núcleo compacto e inusualmente brillante.El exceso de luminosidad de la región central se produce por la caída de materia hacia un agujero negro supermasivo que pesa millones de veces la masa de nuestro Sol. A medida que se acerca al agujero negro, parte del material se canaliza en chorros de partículas que se mueven hacia afuera en direcciones opuestas en casi elvelocidad de la luz. En los blazares, uno de estos chorros apunta casi directamente hacia la Tierra.
Durante el estallido de un año, PKS B1424-418 brilló entre 15 y 30 veces más en rayos gamma que su promedio antes de la erupción. El blazar se encuentra dentro de la región de origen de Big Bird, pero también lo son muchas otras galaxias activas detectadaspor Fermi.
Los científicos que buscaban la fuente de neutrinos luego recurrieron a los datos de un programa de observación a largo plazo llamado TANAMI. Desde 2007, TANAMI ha monitoreado de manera rutinaria casi 100 galaxias activas en el cielo austral, incluidas muchas fuentes en llamas detectadas por Fermi. Tres observaciones de radioentre 2011 y 2013 cubren el período del estallido de Fermi. Revelan que el núcleo del chorro de la galaxia se había iluminado unas cuatro veces. Ninguna otra galaxia observada por TANAMI durante la vida del programa ha mostrado un cambio tan dramático.
"Dentro de sus chorros, los blazares son capaces de acelerar protones a energías relativistas. Las interacciones de estos protones con la luz en las regiones centrales del blazar pueden crear piones. Cuando estos piones se descomponen, se producen tanto rayos gamma como neutrinos", explica Karl.Mannheim, coautor del estudio y profesor de astronomía en Würzburg, Alemania. "Recorrimos el campo donde se originó Big Bird en busca de objetos astrofísicos capaces de producir partículas de alta energía y luz", agrega la coautora Felicia Krauß, estudiante de doctoradoen la Universidad de Erlangen-Nürnberg en Alemania. "Hubo un momento de asombro y asombro cuando nos dimos cuenta de que el estallido más dramático que habíamos visto en un blazar sucedió en el lugar correcto en el momento justo".
En un artículo publicado el lunes 18 de abril en Física de la naturaleza, el equipo sugiere que el estallido de PKS B1424-418 y Big Bird están vinculados, calculando solo un 5 por ciento de probabilidad de que los dos eventos ocurrieran solo por casualidad. Usando datos de Fermi, los satélites Swift y WISE de la NASA, el LBA y otras instalaciones, elLos investigadores determinaron cómo se distribuyó la energía de la erupción a través del espectro electromagnético y demostraron que era lo suficientemente potente como para producir un neutrino en energías PeV.
"Teniendo en cuenta todas las observaciones, el blazar parece haber tenido los medios, el motivo y la oportunidad de disparar el neutrino Big Bird, lo que lo convierte en nuestro principal sospechoso", explica Matthias Kadler.
Francis Halzen, investigador principal de IceCube en la Universidad de Wisconsin-Madison, y que no participó en este estudio, cree que el resultado es un indicio emocionante de lo que vendrá ". IceCube está a punto de enviar alertas en tiempo real cuandoregistra un neutrino que se puede localizar en un área de poco más de medio grado de ancho, o un poco más grande que el tamaño aparente de una luna llena ", concluye." Estamos abriendo lentamente una ventana de neutrinos hacia el cosmos ".
Pero este estudio también demuestra la importancia vital de las observaciones astronómicas clásicas en una era en la que los nuevos métodos de detección, como los observatorios de neutrinos y los detectores de ondas gravitacionales, abren cielos nuevos pero desconocidos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Julius-Maximilians-Universität Würzburg, JMU . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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