Por Troy Oakes
Nuestra galaxia, la Vía Láctea, es un impresionante rasgo del cielo nocturno, visible a simple vista como una brumosa banda de estrellas que se extiende de horizonte a horizonte.
Por primera vez, el Observatorio de Neutrinos IceCube, situado en la Antártida, ha producido una imagen de la Vía Láctea utilizando neutrinos, diminutos mensajeros astronómicos de aspecto fantasmal.
En una investigación publicada en la revista Science, la Colaboración IceCube -un grupo internacional de más de 350 científicos- presenta pruebas de la emisión de neutrinos de alta energía procedentes de la Vía Láctea.
Aún no hemos averiguado exactamente de qué parte de nuestra galaxia proceden estas partículas. Pero el resultado de hoy nos acerca a la búsqueda de algunos de los entornos más extremos.
La astronomía de neutrinos
Los neutrinos ofrecen una visión única del cosmos, ya que pueden viajar directamente desde lugares de los que ninguna otra radiación o partícula puede escapar. Esto los hace muy interesantes para los astrónomos, porque los neutrinos ofrecen una ventana a los entornos cósmicos extremos que crean otro tipo de partículas llamadas rayos cósmicos.
Los rayos cósmicos son partículas de alta energía que impregnan nuestro Universo, pero su origen es difícil de precisar. Los rayos cósmicos están cargados eléctricamente, lo que significa que su trayectoria a través del espacio se ve alterada por los campos magnéticos y, cuando llegan a la Tierra, no hay forma de saber de dónde proceden.
Sin embargo, los entornos que aceleran los rayos cósmicos hasta energías extraordinarias también producen neutrinos, y los neutrinos no tienen carga eléctrica, por lo que viajan en bonitas líneas rectas. Por tanto, si podemos detectar la trayectoria de los neutrinos que llegan a la Tierra, esto nos indicará dónde se crearon.
Pero, algo que tienes que saber es que, detectar esos neutrinos no es tan fácil.
¿Cómo cazar neutrinos?
El Observatorio de Neutrinos IceCube no está lejos del Polo Sur. Utiliza más de 5.000 sensores de luz repartidos por un kilómetro cúbico de hielo antártico virgen para buscar señales de neutrinos de alta energía procedentes de nuestra galaxia y de más allá.
Un gran número de neutrinos atraviesa la Tierra constantemente, pero sólo una pequeña parte de ellos choca con algo en su camino.
Cada interacción de neutrinos produce un pequeño destello de luz, y esos pequeños destellos son los que buscan los sensores de IceCube. La dirección y la energía del neutrino pueden determinarse a partir de la cantidad y el patrón de la luz detectada.
IceCube ya ha detectado neutrinos de alta energía procedentes del exterior de la Vía Láctea. Sin embargo, ha sido más difícil aislar los neutrinos de menor energía procedentes del interior de nuestra galaxia.
Esto se debe a que algunos destellos detectados por IceCube pueden atribuirse a los rayos cósmicos que inciden en la atmósfera terrestre, los cuales crean neutrinos y otras partículas llamadas muones. Para filtrar estos destellos, los investigadores de IceCube han desarrollado formas de distinguir las partículas creadas en la atmósfera y las procedentes de más lejos por la forma de los patrones de luz que crean en el hielo.
El filtrado de las detecciones no deseadas ha hecho que IceCube sea más sensible a los neutrinos astrofísicos. El avance final que permitió la creación de una imagen de neutrinos de la Vía Láctea provino de métodos de aprendizaje automático que mejoran la identificación de cascadas de luz producidas por neutrinos, así como la determinación de la dirección y la energía del neutrino.
Los rayos cósmicos se acercan a nuestra galaxia
La nueva lente de neutrinos sobre nuestra galaxia ayudará a revelar dónde se encuentran los aceleradores más potentes de rayos cósmicos galácticos. Esperamos conocer la energía que pueden alcanzar estas partículas y el funcionamiento interno de estos motores galácticos de alta energía.
Sin embargo, aún no se han localizado estos aceleradores dentro de la Vía Láctea. El nuevo análisis de IceCube encontró indicios de neutrinos procedentes de amplias regiones de la galaxia, pero no fue capaz de discernir fuentes individuales.
Nuestro equipo, de la Universidad de Canterbury (Nueva Zelanda) y la Universidad de Adelaida (Australia), tiene un plan para dar ese paso.
Estamos elaborando modelos para predecir la señal de neutrinos cerca de posibles aceleradores de partículas, de modo que podamos orientar nuestras búsquedas de neutrinos.
Rhia Hewett, estudiante de licenciatura, y Ryan Burley, estudiante de doctorado, están examinando pares de candidatos a acelerador y nubes de polvo molecular. Planean estimar el flujo de neutrinos producidos por los rayos cósmicos que interactúan en las nubes, después de que los neutrinos viajen desde los aceleradores.
Utilizarán sus resultados para permitir una búsqueda focalizada de las fuentes de emisión de neutrinos en los datos de IceCube. Creemos que esto proporcionará la clave para utilizar IceCube para desvelar los secretos de los procesos más energéticos de la Vía Láctea.
La información de este artículo fue proporcionada por Jenni Adams, catedrática de Física y astronomía de la Universidad de Canterburyginal article.
