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El astr\u00f3nomo Rafael Bachiller nos descubre en esta serie los fen\u00f3menos m\u00e1s espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigaci\u00f3n, aventuras astron\u00f3micas y novedades cient\u00edficas sobre el Universo analizadas en profundidad.<\/p>\n
Con el detector IceCube, instalado en la Ant\u00e1rtida, se han detectado 79 neutrinos procedentes de la Galaxia del Calamar, lo que podr\u00eda aportar las claves del origen de los rayos c\u00f3smicos.<\/p>\n
DE LA TORRE EIFFEL AL COSMOS
\nEn 1910, el jesuita y f\u00edsico alem\u00e1n Theodor Wulf subi\u00f3 a lo alto de la torre Eiffel para demostrar que, all\u00ed, la ionizaci\u00f3n del aire era mucho menor que a nivel del suelo y que, por tanto, la radiaci\u00f3n que causaba esta ionizaci\u00f3n deb\u00eda de proceder de m\u00e1s arriba. Dos a\u00f1os m\u00e1s tarde, el austr\u00edaco Victor Hess se subi\u00f3 a un globo aerost\u00e1tico para medir los iones a 5 kil\u00f3metros de altitud concluyendo que esa radiaci\u00f3n proven\u00eda de much\u00edsimo m\u00e1s arriba: del espacio exterior. En 1936 Hess recibi\u00f3 el Nobel de f\u00edsica por la identificaci\u00f3n y el estudio de estos \u00abrayos c\u00f3smicos\u00bb.<\/p>\n
Pero hoy, cuando ha transcurrido m\u00e1s de un siglo desde su descubrimiento, el origen de estos rayos c\u00f3smicos sigue siendo un misterio. Sabemos que son part\u00edculas subat\u00f3micas que viajan por el espacio con alt\u00edsima energ\u00eda y que, cuando penetran en la atm\u00f3sfera ionizan el gas. Sabemos que el Sol emite este tipo de radiaci\u00f3n durante sus grandes erupciones y que tambi\u00e9n las supernovas son responsables de la aceleraci\u00f3n de las part\u00edculas. Medidas de radioastronom\u00eda han demostrado que entre estas part\u00edculas se encuentran electrones de alta energ\u00eda, pero la inmensa mayor\u00eda han de ser protones y n\u00facleos at\u00f3micos (como las part\u00edculas alfa) y, por supuesto, neutrinos sin carga y de masa \u00ednfima.<\/p>\n
Las part\u00edculas cargadas de los rayos c\u00f3smicos sufren m\u00faltiples desviaciones por los campos magn\u00e9ticos tanto en su lugar de origen, como en su llegada a nuestro planeta por el campo terrestre, por lo que resulta extremadamente dif\u00edcil determinar su origen preciso. Por eso, los f\u00edsicos se esfuerzan en detectar los neutrinos que llegan desde su lugar de producci\u00f3n hasta la Tierra sin sufrir ninguna desviaci\u00f3n ni interacci\u00f3n. De hecho, la mayor parte de los neutrinos que nos llegan del espacio atraviesan nuestros cuerpos, e incluso el planeta de parte a parte, sin inmutarse. Por eso su detecci\u00f3n y estudio es uno de los mayores retos de la astrof\u00edsica actual.<\/p>\n
Para intentar cazar alg\u00fan neutrino se ha construido una de las mayores instalaciones cient\u00edficas del planeta. Se trata del detector\u00a0IceCube, emplazado en la estaci\u00f3n polar Amundsen-Scott en plena Ant\u00e1rtida. Est\u00e1 constituido por m\u00e1s de 5 000 m\u00f3dulos digitales \u00f3pticos ‘enterrados’ en el subsuelo, dentro de un kil\u00f3metro c\u00fabico de hielo. Estos m\u00f3dulos fotomultiplicadores est\u00e1n desplegados a lo largo de cuerdas verticales y son capaces de detectar los min\u00fasculos destellos de luz azul que se producen cuando un neutrino entra en el hielo y, tan solo en alguna rar\u00edsima ocasi\u00f3n, interacciona con una mol\u00e9cula de agua (la mayor parte de los neutrinos atraviesa el hielo como si nada).<\/p>\n
IceCube se termin\u00f3 de construir en 2011 y en 2013 se anunci\u00f3 la detecci\u00f3n de los dos neutrinos, apodados Bert y Ernie, con mayor energ\u00eda de los descubiertos hasta la fecha y que probablemente proced\u00edan de m\u00e1s all\u00e1 del sistema solar.<\/p>\n
Pero hubo que esperar hasta 2018 para que se anunciase la detecci\u00f3n de un primer neutrino con un origen astrof\u00edsico claro. Dada inmediatamente la alarma a todos los telescopios terrestres y espaciales, el sat\u00e9lite Fermi, equipado con un detector de rayos gamma, identific\u00f3 el origen de este neutrino en una galaxia muy distante (a 5 700 millones de a\u00f1os luz) denominada TXS 0506+056, que contiene un brote muy violento de rayos X y gamma.<\/p>\n
Ya en 2022, se encontr\u00f3 una relaci\u00f3n entre la direcci\u00f3n de llegada de todos los neutrinos detectados en IceCube y las posiciones de galaxias muy activas (de las denominadas blazares).<\/p>\n
Ahora, el equipo internacional de cient\u00edficos de la colaboraci\u00f3n IceCube acaba de publicar un estudio de todos los neutrinos colectados por el detector entre 2011 y 2020. Se encuentra un exceso de 79 neutrinos de alta energ\u00eda que provienen de una direcci\u00f3n muy particular: la l\u00ednea de mirada a una galaxia sumamente activa que se encuentra a tan solo 46 millones de a\u00f1os luz de distancia en la constelaci\u00f3n de La Ballena.<\/p>\n
Esta galaxia, denominada NGC1068, Messier 77 o, m\u00e1s familiarmente Galaxia del Calamar, se conoce desde el siglo XVIII y es uno de los objetivos favoritos de astr\u00f3nomos tanto profesionales como amateur. En su regi\u00f3n central se encuentra un agujero negro supermasivo de decenas de millones de masas solares y, desde all\u00ed, se producen fuertes emisiones de rayos X y rayos gamma. Se piensa que las part\u00edculas cargadas deben de ser aceleradas por los intensos campos magn\u00e9ticos del entorno alcanzando alt\u00edsimas energ\u00edas. Estas part\u00edculas, al colisionar, con el material circundante, producen los neutrinos, tambi\u00e9n muy energ\u00e9ticos, y algunos de estos son los que han sido recogidos finalmente en la Ant\u00e1rtida.<\/p>\n
No se sabe por qu\u00e9, pero NGC1068 parece ser una fuente de neutrinos mucho m\u00e1s intensa que los blazares estudiados antes. De lo que no cabe duda es que este campo de la astrof\u00edsica est\u00e1 en pleno auge y que va a seguir depar\u00e1ndonos muchas sorpresas en un futuro pr\u00f3ximo. Quiz\u00e1s por este camino se acabe llegando a descifrar el \u00faltimo origen de los rayos c\u00f3smicos.<\/p>\n
La construcci\u00f3n del Cherenkov Telescope Array (CTA) en la isla de La Palma y en Paranal (Chile) y la del observatorio europeo de neutrinos\u00a0KM3NeT\u00a0en el fondo del Mediterr\u00e1neo permitir\u00e1n dar un paso de gigante en estas investigaciones. Ambos telescopios tendr\u00e1n una capacidad muy superior a la del IceCube para identificar la direcci\u00f3n espacial de la que proceden los rayos c\u00f3smicos (CTA) o los neutrinos (KM3NeT) y, por tanto, proporcionar\u00e1n las claves para desvelar todos los misterios de los enigm\u00e1ticos rayos c\u00f3smicos.<\/p>\n
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