Todos los neutrinos astrofísicos de alta energía nacen en cuásares

 Experimento de detección de neutrinos POLITICA INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MIPT

Todos los neutrinos astrofísicos nacen en fuentes poderosas de radio ubicadas cerca de agujeros negros en el centro de galaxias activas distante, y no solo aquellos con las energías más altas.

Científicos rusos estudiaron las direcciones de llegada de los neutrinos astrofísicos con energías más de un billón de electronvoltios (TeV) y llegaron a esta conclusión inesperada.

Se cree que existen enormes agujeros negros en los centros de las galaxias activas de nuestro universo. Son el corazón de estos objetos con una luminosidad de cientos de millones de soles. Las galaxias activas, también son "simplemente" cuásares, son claramente visibles desde la tierra tanto con ópticos como con radiotelescopios.

Investigaciones previas encontraron una conexión entre el origen de los neutrinos de las energías más altas (por encima de 200 billones de electronvoltios, es decir, TeV) y los radiocuásares. Esto fue bastante sorprendente, porque los artículos teóricos de la década de 1990 indicaron que los neutrinos astrofísicos solo nacerían a energías superiores a 1000 TeV.

Los neutrinos son diminutas partículas elementales con una masa apenas superior a cero, pero pueden cruzar el universo sin interactuar con la materia y sin retrasos en su camino. Millones de neutrinos por segundo atraviesan a todas las personas de la Tierra, completamente desapercibidos.

Para registrar neutrinos, una colaboración internacional de científicos ha construido un telescopio de hielo especial en la Antártida: el detector Cherenkov IceCube con un volumen de 1 kilómetro cúbico.

En Rusia, el Instituto de Física PN Lebedev de la Academia de Ciencias de Rusia (LPI RAS), el Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT) y el Instituto de Investigación Nuclear de RAS (INR RAS) están completando la construcción del telescopio acuático Baikal GVD en el lago Baikal, cuyo volumen ya ha alcanzado los 0,4 kilómetros cúbicos. Ahora está en marcha la adquisición de datos en la parte de funcionamiento de la instalación, que ya se había puesto en funcionamiento. Estas instalaciones estudian el cielo en diferentes hemisferios: norte y sur.

Después de analizar los datos recopilados durante 7 años en el telescopio IceCube, los científicos inicialmente optaron por analizar un rango superior a 200 TeV para estudiar de qué dirección provenían estos neutrinos. Resultó que una parte importante de ellos nació en cuásares, identificados por radiotelescopios por su alto brillo. Más precisamente, los neutrinos nacieron en algún lugar de los centros de los cuásares. Hay agujeros negros masivos alimentando sus discos de acreción, así como eyecciones ultrarrápidas de gas muy caliente.

Además, existe una conexión entre las poderosas ráfagas de emisión de radio en estos quásares y el registro de neutrinos por el telescopio Ice Cube. Dado que los neutrinos viajan por el universo a la velocidad de la luz, las llamaradas nos llegan al mismo tiempo que los neutrinos.

Ahora, en su nuevo artículo publicado en The Astrophysical Journal, los científicos rusos argumentan que los quásares también emiten neutrinos de energías en las decenas de TeV. Como resultado, resulta que todos los neutrinos astrofísicos de alta energía nacen en cuásares. Hay que tener en cuenta que, además de ellos, hay neutrinos que nacen en la atmósfera terrestre, e incluso en el propio detector Ice-Cube durante la interacción de los rayos cósmicos con la materia.

"Es asombroso, ya que para la producción de neutrinos con energías que difieren en un factor de 100-1000 se requieren diferentes condiciones físicas. Los mecanismos de producción de neutrinos en núcleos galácticos activos discutidos anteriormente funcionaron solo a altas energías. Hemos propuesto un nuevo mecanismo de producción de neutrinos en cuásares, lo que explica los resultados obtenidos. Si bien este es un modelo aproximado, es necesario trabajar en él, para realizar una simulación por computadora", dice en un comunicado el investigador principal de INR RAS, miembro correspondiente de la Academia de Ciencias de Rusia Sergey Troitsky.