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Los astrónomos han rastreado partículas de neutrinos de alta energía hasta la galaxia activa Messier 77, sumándose a las fuentes puntuales conocidas de estas partículas difíciles de detectar.
El descubrimiento abre la puerta a la astronomía de neutrinos, utilizando los neutrinos para explorar aspectos del universo que de otro modo serían difíciles de observar, como la polvorienta zona ocluida alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de Messier 77. Cuando los agujeros negros supermasivos en los centros de la galaxia consumen materia, emiten cantidades masivas de radiación, incluyendo rayos gamma, y sus centros galácticos se consideran “activos”.
Pero donde los rayos gamma emitidos por Messier 77 son bloqueados por la densa materia que envuelve el núcleo de la galaxia, el neutrino casi sin masa y con carga neutra puede colarse.
“Los modelos recientes de los entornos de los agujeros negros en estos objetos sugieren que el gas, el polvo y la radiación deberían bloquear los rayos gamma que, de otro modo, acompañarían a los neutrinos”, explicó Hans Niederhausen, asociado postdoctoral de la Universidad Estatal de Michigan y analista de un nuevo estudio publicado el jueves en la revista Science, dijo en un comunicado. “Esta detección de neutrinos del núcleo de [Messier 77] mejorará nuestra comprensión de los entornos que rodean a los agujeros negros supermasivos”.
Los neutrinos son similares a los electrones, pero al estar cargados neutralmente y no poseer casi masa, interactúan muy débilmente con otra materia y energía. Se presentan en dos formas, neutrinos de baja energía y de alta energía.
Los neutrinos de baja energía son producidos por procesos termonucleares como los del corazón del Sol. Los neutrinos de alta energía, lo que significa que han sido acelerados a velocidades mucho mayores, se cree que se forman por colisiones de rayos cósmicos de alta energía en el espacio.
“Revelar el origen de los neutrinos cósmicos y la relación entre los neutrinos, los rayos gamma y los rayos cósmicos es crucial para descifrar los procesos fundamentales que ocurren en todo el Universo”, escribió el profesor de Física de la Universidad Estatal de Pensilvania Kohta Murase en una perspectiva que aparece en Ciencia junto a los nuevos hallazgos de Messier 77.
Para detectar neutrinos de alta energía, el Observatorio de Neutrinos IceCube de la National Science Foundation enterró instrumentos sensibles en mil millones de toneladas de hielo a kilómetro y medio bajo la superficie de la Antártida. El observatorio IceCube detectó en 2018 la primera fuente puntual conocida de neutrinos de alta energía, TXS 0506+056, una galaxia activa que emite chorros de radiación directamente hacia la Tierra, que está a unos 4.000 millones de años luz.
Messier 77 está mucho más cerca, a 47 millones de años luz de la Tierra, lo que la convierte en una de las fuentes identificadas más cercanas de neutrinos de alta energía.
El Observatorio IceCube detectó 80 neutrinos de alta energía procedentes de Messier 77, y con más investigación, las emisiones de neutrinos de Messier 77 podrían convertirse en el estándar con el que se comparen las futuras observaciones astronómicas de neutrinos.
“Un solo neutrino puede identificar una fuente. Pero sólo una observación con múltiples neutrinos revelará el núcleo oculto de los objetos cósmicos más energéticos”, dijo en un comunicado el profesor de Física de la Universidad de Wisconsin-Madison, investigador principal del nuevo estudio, Francis Halzen. Aunque 80 neutrinos aún no son suficientes para responder a todas las preguntas de su equipo, “definitivamente son el siguiente gran paso hacia la realización de la astronomía de neutrinos.”
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