Nuevas pistas en la caza de fuentes de neutrinos cósmicos
19/2/2016 de Penn State University / Physical Review Letters
Esta ilustración es un ejemplo de un acelerador de rayos cósmicos «escondido». Los rayos cósmicos son acelerados hasta energías extremadamente altas en ambientes densos cercanos a agujeros negros. Los rayos gamma de alta energía (marcados con el símbolo griego «gamma») son bloqueados, mientras que los neutrinos (marcados con el símbolo griego «nu») escapan con facilidad y pueden llegar hasta la Tierra. Crédito: Bill Saxton at NRAO/AUI/NSF, modified by Kohta Murase at Penn State University.
Las fuentes de neutrinos cósmicos de alta energía que son detectados por el observatorio de neutrinos Ice Cube, enterrado en el hielo antártico, podrían permanecer «invisibles» en rayos gamma de alta energía. Estos neutrinos cósmicos de alta energía, que probablemente proceden de fuera de nuestra galaxia la Vía Láctea, pueden tener su origen en objetos increíblemente densos y potentes del espacio que impiden que escapen los rayos gamma que acompañan a la producción de neutrinos.
«Los neutrinos son una de las partículas fundamentales que constituyen nuestro Universo», comenta Kohta Murase, profesor de Penn State. «Los neutrinos de alta energía son producidos junto con rayos gamma por una radiación extremadamente energética conocida como rayos cósmicos, en objetos como galaxias donde se forman estrellas, cúmulos de galaxias, agujeros negros supermasivos o estallidos de rayos gamma. Es importante revelar el origen de estos neutrinos cósmicos de alta energía para entender mejor los mecanismos físicos subyacentes que producen neutrinos y otras astropartículas de energías extremadamente altas y permitirnos utilizar los neutrinos como nuevas formas de estudiar la física de las partículas en el Universo».
Los neutrinos son partículas neutras, por lo que no se ven afectadas por fuerzas electromagnéticas cuando viajan por el espacio. Los neutrinos detectados en la Tierra, por tanto, trazan el camino directo a sus lejanas fuentes astrofísicas. Además estos neutrinos raramente interaccionan con otros tipos de materia – muchos atraviesan directamente la Tierra sin interaccionar con otras partículas – haciendo que su detección sea increíblemente difícil, pero asegurando que pueden escapar de los ambiente extremadamente densos en los que se producen.
Los neutrinos cósmicos de alta energía detectados por IceCube se cree que se originan en interacciones de rayos cósmicos con materia (interacciones protón-protón); de interacciones de rayos cósmicos con radiación (interacciones protón-fotón) o de la desintegración o destrucción de materia oscura invisible y masiva. Dado que estos procesos generan tanto neutrinos como rayos gamma de alta energía, los científicos comparan los datos de neutrinos de IceCube con rayos gamma de alta energía detectados por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi. «Si todos los rayos gamma de alta energía consiguen escapar de las fuentes de neutrinos, esperábamos encontrar los datos correspondientes en IceCube y Fermi», comenta Murase. Sin embargo, con los últimos datos de IceCube no se observan datos de rayos gamma de alta energía asociados que hayan sido detectados por Fermi, lo que sugiere que el origen de los neutrinos es un «acelerador escondido» que Fermi no ha detectado».
