El telescopio de neutrinos más potente del mundo, IceCube, publica en la revista Science
la primera evidencia de la fuente de un neutrino detectado en el hielo de la Antártida
hace casi un año. Para identificarla contó con la ayuda de 20 satélites y telescopios que
observan distintas regiones del espectro electromagnético, y también de otro telescopio
de neutrinos, ANTARES, en una búsqueda que lidera el Instituto de Física Corpuscular
(IFIC), centro mixto de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas
(CSIC) y la Universitat de València. Sería la primera vez que se identifica el origen de los
neutrinos más energéticos conocidos.
IceCube, que utiliza un kilómetro cúbico del hielo de la Antártida para detectar
neutrinos, cazó el 22 de septiembre de 2017 una de estas partículas elementales con
una energía muy alta, 300 TeV (teralectronvoltios), mucho más que las que se producen
en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN (6,5 TeV). Inmediatamente envió
una alerta a una red de telescopios colaboradores para que observaran el lugar del cielo
que había acotado como posible origen. El satélite de la NASA Fermi/LAT detectó una
emisión de rayos gamma (un tipo de radiación electromagnética muy energética)
procedente del blázar TXS 0506+056, una galaxia espiral con un agujero negro masivo
en su centro que gira rápidamente emitiendo chorros de luz y partículas, ubicado cerca
de la constelación de Orión, a 4.000 millones de años luz de la Tierra.
El telescopio de rayos gamma en superficie MAGIC (isla de La Palma, Islas Canarias)
detectó también esta emisión de rayos gamma muy energéticos del blázar TXS
0506+056 asociada a la detección de este neutrino de muy alta energía. Así, tanto el
propio IceCube como ANTARES, el otro telescopio de neutrinos actualmente en
funcionamiento en el mundo, comenzaron a revisar sus datos para comprobar el origen
de este evento. En ANTARES, el Instituto de Física Corpuscular lideró un primer análisis
para cotejar los datos acumulados por el experimento con la señal obtenida por IceCube,
sin hallar correlación concluyente. Este análisis lo realizó Alexis Coleiro, investigador del
IFIC.
Posteriormente, Javier Barrios y Giulia Illuminati, estudiantes doctorales del IFIC,
realizaron un segundo análisis buscando el posible origen del suceso alrededor del blázar
TXS 0506+056 utilizando los datos acumulados durante 9 años por ANTARES, resultando
esta la tercera fuente más probable de las 107 cotejadas aunque sin obtener resultados
estadísticamente significativos. Agustín Sánchez Losa, antiguo doctorado del IFIC e
investigador postodoctoral del INFN (Italia), realizó un tercer análisis de los datos
obtenidos por ANTARES cuando IceCube detectó más neutrinos procedentes de la
región donde se sitúa TXS 0506+056, en diciembre de 2014, sin hallar tampoco eventos
relacionados.
La muestra de neutrinos de alta energía obtenida por ANTARES es menor que la de
IceCube, al tratarse de un detector más pequeño. Además, el no encontrar señales
coincidentes se explica también por la ubicación de ambos detectores: mientras que
IceCube es más sensible a neutrinos que proceden del hemisferio Norte, ANTARES lo es
a los que proceden del Sur. El detector KM3NeT, el sucesor de ANTARES actualmente en
fase de instalación en el Mediterráneo, permitirá dar un gran salto en la capacidad de
observar el Universo a través de esta nueva ventana astronómica, ya que contará con
un tamaño mayor que IceCube y la ventaja de operar en el fondo del mar, lo que permite
identificar mejor la dirección de origen de los neutrinos que en el hielo.
Para el director de IceCube, Francis Halzen, los análisis publicados en la revista Science
suponen una evidencia “convincente” de la primera fuente conocida de neutrinos y
rayos cósmicos de alta energía. Los rayos cósmicos son las partículas cargadas (protones,
principalmente) más energéticas que se conocen, cuyo origen sigue siendo un misterio
más de 100 años después de su descubrimiento. El problema para determinar su fuente
es que, al tratarse de partículas cargadas, sus trayectorias se alteran por los campos
magnéticos que encuentran en su viaje hacia la Tierra. Este problema no afecta a los
neutrinos, que se producen en los mismos fenómenos astrofísicos (galaxias de núcleo
activo, supernovas…) pero que no tienen carga eléctrica que desvíe su trayectoria. Por
eso es tan importante identificar su origen.
Más información:
http://antares.in2p3.fr/News/news_antares_icalert.html
Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino
IceCube-170922A. The IceCube, Fermi-LAT, MAGIC, AGILE, ASAS-SN, HAWC, H.E.S.S,
INTEGRAL, Kanata, Kiso, Kapteyn, Liverpool telescope, Subaru, Swift/NuSTAR, VERITAS, and
VLA/17B-403 teams, Science 361. DOI:10.1126/science.aat1378
Neutrino emission from the direction of the blazar TXS 0506+056 prior to the IceCube170922A alert. IceCube Collaboration: M.G. Aartsen et al. Science 361.
DOI:10.1126/science.aat2890