UNIVERSITAT DE VALENCIA

Un equipo internacional de astrónomos, en el que participa la Universitat de València, ha conseguido determinar por primera vez el origen del neutrino más energético jamás detectado. Se conoce como ‘Caponata’ y se generó en una remota galaxia durante una erupción en radiofrecuencia y en rayos gamma. La asociación entre esta galaxia activa y el neutrino da el impulso definitivo al nacimiento la astronomía de neutrinos. Los resultados acaban de publicarse en Nature Physics.

Un equipo internacional de astrónomos ha conseguido determinar por primera vez el origen del neutrino más energético jamás detectado, conocido como ‘Caponata’. Este neutrino se generó durante una erupción en radiofrecuencia y en rayos gamma en la galaxia PKS B1424−418. La asociación entre esta galaxia activa y el neutrino da el impulso definitivo al nacimiento de una nueva disciplina científica, la astronomía de neutrinos. Estos resultados, en los que participa la Universitat de València, acaban de publicarse en la revista Nature Physics[1].

Los neutrinos atraviesan la materia, pero sólo uno de cada diez billones es interceptado por nuestro planeta. La detección de neutrinos cada vez más energéticos desvelan un Universo distinto. Conocer de dónde proceden y cuáles fueron los procesos que crearon dichas partículas son cuestiones muy ambicionadas por la astrofísica, ya que abren una nueva ventana al Universo y un nuevo camino hacia el conocimiento de los confines de nuestra galaxia y más allá. “Los neutrinos son las partículas más rápidas, ligeras y esquivas de la naturaleza y por tanto las más desconocidas”, asegura Eduardo Ros, profesor de astronomía de la Universitat de Valéncia, actualmente investigador científico en el Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn (Alemania), y coautor del estudio. “Afortunadamente, nuevos detectores como IceCube acercan la física de partículas a la astrofísica, y ahora podemos identificar neutrinos procedentes del exterior de nuestra galaxia, lo cual nos permite investigar para conocer tanto su procedencia como los procesos que los originaron”, añade.

El detector de neutrinos IceCube, construido bajo el manto de hielo de la Antártida, es capaz de fotografiar la luz producida por la cascada de partículas que produce un neutrino al chocar con el hielo. Esta luz, llamada radiación de Cherenkov, revela la energía y la dirección original del neutrino. “Nuestro trabajo muestra la primera asociación verosímil entre un objeto exterior a nuestra galaxia y los neutrinos cósmicos”, comenta Ros.

Los astrónomos han compilado información de todo el espectro electromagnético a partir de telescopios espaciales como Fermi, Swift y WISE, y de radiotelescopios terrestres, demostrando así que esta galaxia tiene la suficiente energía para producir un neutrino en el rango de petaelectronvoltios (PeV), es decir, miles de veces mayor que las de los neutrinos producidos en aceleradores de partículas. “La probabilidad estadística de que PKS B1424−418 y Caponata no estén asociados es del 5%”, añade Eduardo Ros. “La astronomía de neutrinos acaba de nacer. Pronto podremos localizar el origen de un neutrino con una precisión de 0,6 grados y, si seguimos estudiando el cosmos con la batería de telescopios disponibles, estaremos más cerca de desvelar los secretos del origen y la física de estos fenómenos, que hasta hace bien poco escapaban a nuestra comprensión”, concluye el científico.

Caponata (‘Big Bird’ en inglés, o HESE-35) fue el neutrino con mayor energía jamás detectado en su momento. Su energía excede los dos mil billones de electronvoltios (2 PeV). Esta energía es un billón de veces mayor que la de una radiografía dental pero concentrada en una sola partícula cuya masa es menos de una millonésima que la de un electrón.

El equipo científico de IceCube bautizó como personajes de Barrio Sésamo a los neutrinos más espectaculares. Así, a Epi y Blas (HESE-20 y HESE-14 en su nombre científico) les siguió el día 4 de diciembre de 2012 la detección de Caponata.

IceCube ha podido determinar la posición original de esta partícula con una precisión de 32 grados. De manera simultánea a las observaciones de IceCube, el programa de observaciones TANAMI utilizaba una red de radiotelescopios distribuidos por Australia, Sudáfrica, Chile y la Antártida para realizar un seguimiento de varias decenas de galaxias activas del cielo austral, incluyendo la región de donde procede Caponata. A su vez, el detector LAT del telescopio espacial de rayos gamma Fermi observó un aumento de un factor 30 en el brillo de esta galaxia, una de las estudiadas en programa TANAMI. Las imágenes en radiofrecuencia de TANAMI mostraron que el brillo de PKS B1424−418 se multiplicó por cuatro entre finales de 2011 y comienzos de 2013. Ninguna otra galaxia observada por Fermi o por TANAMI mostró variaciones en su brillo durante el mismo periodo.

Esto significa que “tras cribar todas las posibles fuentes alternativas, Caponata tiene que haberse originado en el mismo objeto que brilla fuertemente en radio y en rayos gamma”, indica Felicia Krauss, estudiante de doctorado en la Universidad de Wurzburgo que ha contribuido notablemente a la investigación en el marco de su tesis. Según Matthias Kadler, profesor de la misma universidad y primer responsable de la publicación, “ha sido una suerte enorme y un gran éxito que estuviésemos estudiando todas estas galaxias con el proyecto TANAMI, y que así hayamos encontrado la ‘culpable’ de emitir un neutrino récord.”

Referencia artículo:

Coincidence of a high-fluence blazar outburst with a PeV-energy neutrino event. Kadler, M.; Krauß, F.; Mannheim, K.; Ojha, R.; Müller, C.; Schulz, R.; Anton, G.; Baumgartner, W.; Beuchert, T.; Buson, S.; Carpenter, B.; Eberl, T.; Edwards, P. G.; Eisenacher Glawion, D.; Elsässer, D.; Gehrels, N.; Gräfe, C.; Hase, H.; Horiuchi, S.; James, C. W.; Kappes, A.; Kappes, A.; Katz, U.; Kreikenbohm, A.; Kreter, M.; Kreykenbohm, I.; Langejahn, M.; Leiter, K.; Litzinger, E.; Longo, F.; Lovell, J. E. J.; McEnery, J.; Phillips, C.; Plötz, C.; Quick, J.; Ros, E.; Stecker, F. W.; Steinbring, T.; Stevens, J.; Thompson, D. J.; Trüstedt, J.; Tzioumis, A. K.; Wilms, J.; Zensus, J. A. 2016, Nature Physics, DOI 10.1038/nphys3715.

http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys3715.html