Las ‘fábricas de neutrinos’ pueden tener la respuesta al misterio de los rayos cósmicos
4 min readUna nueva investigación ha revelado que los neutrinos de alta energía y los rayos cósmicos que bombardean la Tierra desde el espacio profundo provienen de los blazares, núcleos galácticos activos (AGN) que acechan en el centro de las galaxias y están alimentados por agujeros negros supermasivos. .
Los investigadores saben rayos cósmicos son partículas cargadas del espacio profundo que golpean continuamente Tierra con energías tan grandes como 1020 electronvoltios – un millón de veces más energéticas que las energías generadas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Sin embargo, lo que podría lanzar estas partículas con tal fuerza que viajan miles de millones de años luz sigue siendo un misterio.
Esto se debe a que los rayos cósmicos están formados por partículas cargadas eléctricamente, lo que significa que a medida que viajan miles de millones de años luz desde su origen hasta la Tierra, son desviados repetidamente por los campos magnéticos de galaxiashaciendo que sus fuentes sean imposibles de rastrear.
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Algunos de los procesos y eventos que lanzan rayos cósmicos también emiten neutrinos astrofísicos, y estas partículas “fantasmas” podrían usarse como “mensajeros” para resolver este rompecabezas, según un equipo de astrofísicos.
“Los neutrinos astrofísicos se producen exclusivamente en procesos que involucran la aceleración de los rayos cósmicos”, dijo Sara Buson, miembro del equipo y profesora de astrofísica de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg. una declaración. (se abre en una nueva pestaña)
Los neutrinos son partículas sin carga y de baja masa que interactúan tan débilmente con la materia que atraviesan galaxias, planetas e incluso el cuerpo humano casi sin dejar rastro. Debido a que no tienen carga, los neutrinos no experimentan las mismas desviaciones que los rayos cósmicos, lo que significa que sus fuentes se pueden ubicar con mayor precisión.
En 2017, un se ha detectado señal de neutrino esto podría rastrearse hasta el blazar TXS 0506 + 056. En consecuencia, Buson sugirió que los blazar, que emiten más radiación que toda la población estelar de las galaxias que los rodean, son responsables de emitir neutrinos de alta energía.
En 2021, ella y su equipo se propusieron consolidar este vínculo con un proyecto de astronomía multimensajero, que combina la astronomía “convencional” con las observaciones de neutrinos. Estos nuevos resultados se obtuvieron a partir de datos del Observatorio de neutrinos IceCube – el detector de neutrinos más sensible jamás creado – ubicado en las profundidades del hielo del polo sur de la Antártida.
El equipo usó estos datos para confirmar que la ubicación de los blazares coincidía con la dirección de los neutrinos astrofísicos con la frecuencia suficiente para que esta asociación no pudiera atribuirse solo al azar, proporcionando la primera evidencia sólida del vínculo entre los neutrinos astrofísicos y los blazars.
“Después de varias tiradas de dados, descubrimos que la asociación aleatoria solo puede superar la de los datos reales una vez en un millón de intentos”, dijo Andrea Tramacere, miembro del equipo y científica del departamento de astronomía de la Universidad de Ginebra. “Esta es una prueba sólida de que nuestras asociaciones son correctas”.
Y debido a que estos neutrinos se crean en sitios donde se aceleran y lanzan rayos cósmicos, esto indica que los blazares también son responsables de acelerar los rayos cósmicos. Esto podría ser el resultado de cómo el un agujero negro supermasivo en el corazón de un blazar “mastica” el material como el gas y el polvo que los rodea antes de que sea “alimentado” – o acrecentado – en su superficie.
Agujeros negros giratorios que arrastran con ellos el tejido mismo del espacio-tiempo, un efecto llamado arrastre de cuadroo la precesión Lense-Thirring, asegura que la materia a su alrededor no se detenga, lo que facilita que las partículas se aceleren.
“El proceso de acreción y rotación del agujero negro conduce a la formación de chorros relativistas, donde las partículas se aceleran y emiten radiación hasta energías de billones. [times higher than] el de la luz visible”, explicó Tramacere. “Descubrir la conexión entre estos objetos y los rayos cósmicos podría ser la ‘Piedra de Rosetta’ de la astrofísica de alta energía”.
Según Tramacere, el siguiente paso de esta investigación es estudiar la diferencia entre los tipos de blazares que emiten neutrinos y los que no.
“Esto nos ayudará a comprender hasta qué punto el entorno y el acelerador ‘hablan’ entre sí”, dijo el científico de la Universidad de Ginebra. “Entonces podemos eliminar algunos modelos, mejorar el poder predictivo de otros y finalmente agregar más piezas al eterno rompecabezas de la aceleración de los rayos cósmicos”.
Los hallazgos del equipo se publicaron en la revista Cartas del Diario Astrofísico. (se abre en una nueva pestaña)
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