Fermi Rastrea el Origen de un Neutrino Cósmico Fuera de Nuestra Galaxia

Fermi Rastrea el Origen de un Neutrino Cósmico Fuera de Nuestra Galaxia

Por primera vez, los científicos que utilizan el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA han encontrado la fuente de un neutrino de alta energía desde fuera de nuestra galaxia. Este neutrino viajó 3.700 millones de años casi a la velocidad de la luz antes de ser detectado en la Tierra. Esto está más lejos que cualquier otro neutrino cuyo origen puedan identificar los científicos.


Los neutrinos de alta energía son partículas difíciles de atrapar que los científicos creen que son creadas por los eventos más poderosos del cosmos, como las fusiones de galaxias y el material que cae sobre los agujeros negros supermasivos. Viajan a velocidades apenas inferiores a la velocidad de la luz y rara vez interactúan con otras materias, lo que les permite viajar sin obstáculos a distancias de miles de millones de años luz.

El neutrino fue descubierto por un equipo internacional de científicos utilizando el IceCube, el observatorio de neutrinos en el Polo Sur de la Fundación Nacional de Ciencia en la estación Amundsen-Scott en el Polo Sur. Fermi encontró la fuente del neutrino trazando su camino de regreso a una ráfaga de luz de rayos gamma desde un agujero negro supermasivo distante en la constelación de Orión.


“De nuevo, Fermi ha ayudado a dar otro salto gigante en un campo en crecimiento que llamamos astronomía multi mensajera”, dijo Paul Hertz, director de la División de Astrofísica en la sede de la NASA en Washington. “Los neutrinos y las ondas gravitatorias brindan nuevos tipos de información sobre los entornos más extremos del universo. Pero para comprender mejor lo que nos dicen, tenemos que conectarlos con el ‘mensajero’ que los astrónomos conocen mejor que la luz”.

Los científicos estudian los neutrinos, así como los rayos cósmicos y los rayos gamma, para comprender qué está sucediendo en entornos cósmicos turbulentos, como las supernovas, los agujeros negros y las estrellas. Los neutrinos muestran los complejos procesos que ocurren dentro del entorno, y los rayos cósmicos muestran la fuerza y la velocidad de la actividad violenta. Pero los científicos confían en los rayos gamma, la forma de luz más energética, para marcar brillantemente qué fuente cósmica produce estos neutrinos y rayos cósmicos.

“Las explosiones cósmicas más extremas producen ondas gravitacionales, y los aceleradores cósmicos más extremos producen neutrinos de alta energía y rayos cósmicos”, dice Regina Caputo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, coordinador de análisis de la Colaboración del Telescopio de Área Grande de Fermi. “A través de Fermi, los rayos gamma proporcionan un puente a cada una de estas nuevas señales cósmicas”.


El descubrimiento es el tema de dos artículos publicados el jueves en la revista Science. El documento de identificación de la fuente también incluye importantes observaciones de seguimiento realizadas por los Telescopios Cherenkov de imágenes gigantescas atmosféricas con Gamma y datos adicionales del Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA y de muchas otras instalaciones

El 22 de septiembre de 2017, los científicos que utilizaron IceCube detectaron signos de un neutrino que golpeaba el hielo antártico con una energía de aproximadamente 300 billones de electrones, más de 45 veces la energía alcanzable en el acelerador de partículas más poderoso de la Tierra. Esta alta energía sugiere fuertemente que el neutrino tenía que ser de más allá de nuestro sistema solar. Retroceder en el camino a través de IceCube indicó de dónde provenía el neutrino en el cielo, y las alertas automáticas notificaron a los astrónomos de todo el mundo para buscar estallidos o erupciones que pudieran estar asociados con el evento.

Los datos del Telescopio de área grande Fermi revelaron una emisión mejorada de rayos gamma de una galaxia activa bien conocida en el momento en que llegó el neutrino. Este es un tipo de galaxia activa llamada blazar, con un agujero negro supermasivo con millones a miles de millones de veces la masa del Sol que lanza chorros de partículas hacia afuera en direcciones opuestas casi a la velocidad de la luz. Los blazars son especialmente brillantes y activos porque uno de estos chorros apunta casi directamente hacia la Tierra.


El científico de Fermi Yasuyuki Tanaka en la Universidad de Hiroshima en Japón fue el primero en asociar el evento de neutrinos con el blazar designado TXS 0506 + 056 (TXS 0506 para abreviar).

“LAT de Fermi monitorea todo el cielo en rayos gamma y vigila la actividad de unos 2.000 blazares, aunque TXS 0506 realmente se destacó”, dijo Sara Buson, becaria postdoctoral de la NASA en Goddard que realizó el análisis de datos con Anna Franckowiak, científica en el centro de investigación Deutsches Elektronen-Synchrotron en Zeuthen, Alemania. “Este blazar está ubicado cerca del centro de la posición del cielo determinado por IceCube y, en el momento de la detección de neutrinos, era el más activo que Fermi había visto en una década”.


Fermi (arriba a la izquierda), ha logrado identificar un enorme agujero negro en una galaxia lejana como la fuente de un neutrino de alta energía detectado por el Observatorio de Neutrinos IceCube (sensores de detección, parte inferior de la imagen). Image Credit: NASA/Fermi y Aurore Simonnet, Universidad Estatal de Sonoma


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