Primera imagen de neutrino de una galaxia activa

Durante más de diez años, el Observatorio IceCube en el Polo Sur ha estado observando los efectos de luz de los neutrinos extragalácticos. Mientras evaluaba los datos del observatorio, un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad Técnica de Munich (TUM) descubrió una fuente de radiación de neutrinos de alta energía en la galaxia activa NGC 1068, también conocida como Messier 77.

El universo está lleno de secretos. Uno de estos enigmas involucra galaxias activas con agujeros negros supermasivos en sus centros. “Hoy todavía no sabemos exactamente qué procesos están ocurriendo allí”, dice Elisa Risconi, profesora de física experimental con partículas cósmicas en la TUM. Su equipo ha dado ahora un gran paso para resolver este misterio: los astrofísicos han descubierto una fuente de neutrinos de alta energía en la galaxia espiral NGC 1068.

Es muy difícil explorar los centros de las galaxias activas con telescopios que detectan la luz visible, los rayos gamma o los rayos X del espacio, porque las nubes de polvo cósmico y el plasma caliente absorben la radiación. Solo los neutrinos pueden escapar del infierno en los bordes de los agujeros negros. Estos neutrinos no tienen carga eléctrica y casi no tienen masa. Penetran en el espacio sin ser desviados por campos electromagnéticos ni absorbidos. Esto hace que sea muy difícil de detectar.

El mayor obstáculo en la astronomía de neutrinos hasta la fecha ha sido separar la señal muy débil del fuerte ruido de fondo causado por los efectos de las partículas de la atmósfera terrestre. Tomó muchos años de mediciones utilizando el Observatorio de Neutrinos IceCube y nuevos métodos estadísticos para permitir que Resconi y su equipo reunieran suficientes eventos de neutrinos para su descubrimiento.

Trabajo detectivesco en Hielo Eterno

El telescopio IceCube, ubicado en el hielo antártico, ha estado detectando rastros de luz de los neutrinos caídos desde 2011. «Basándonos en su energía y ángulo de incidencia, podemos reconstruir de dónde vinieron», dice el científico de TUM, Dr. Theo. Glush. «La evaluación estadística muestra un conjunto muy importante de efectos de neutrinos provenientes de la dirección de la galaxia activa NGC 1068. Esto significa que podemos suponer con casi certeza que la radiación de neutrinos de alta energía proviene de esta galaxia».

La galaxia espiral, a 47 millones de años luz de distancia, fue descubierta ya en el siglo XVIII. NGC 1068, también conocida como Messier 77, es similar en forma y tamaño a nuestra galaxia, pero su centro es muy brillante y es mucho más brillante que toda la Vía Láctea, aunque el centro es aproximadamente del tamaño de nuestro sistema solar. Este centro contiene un «núcleo activo»: cada supernova negra con una masa de unas cien millones de veces la masa de nuestro Sol, que absorbe grandes cantidades de material.

Pero, ¿cómo y dónde se generan allí los neutrinos? «Tenemos un escenario claro», dice Risconi. «Creemos que los neutrinos de alta energía son el resultado de la intensa aceleración de la materia cerca del agujero negro, que lo eleva a energías muy altas. Sabemos por experimentos con aceleradores de partículas que los protones de alta energía generan neutrinos cuando chocan con otras partículas, en otras palabras: encontramos un acelerador cósmico.

Observatorios de neutrinos para la nueva astronomía

NGC 1068 es la fuente estadísticamente más significativa de neutrinos de alta energía descubierta hasta la fecha. Se necesitarán más datos para poder localizar e investigar fuentes de neutrinos más débiles y más lejanas, dice Risconi, quien recientemente lanzó una iniciativa internacional para construir un telescopio de neutrinos con un volumen de varios kilómetros cúbicos en el noreste y el Océano Pacífico. El experimento del neutrino, P-ONE. Junto con un observatorio IceCube de segunda generación planificado, IceCube Gen2, proporcionará datos para la futura astronomía de neutrinos.