El Blazar y el neutrino

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El Blazar y el neutrino

Hace casi 10 mil millones de años en una galaxia muy muy lejana conocida con el nombre extraño de PKS B1424-418, se produjo una impresionante explosión, su luz ha llegado a la tierra después de un largo viaje, sus primeros indicios fueron en 2012, con su luz no solo llegaron ese tipo de partículas sino también neutrinos, partículas ultra rápidas que cruzaron el cosmos hasta el llegar a la tierra y cruzarla sin apenas tocar alguno de los núcleos atómicos que la componen, pero los seres humanos, que intentamos conocer el universo creamos detectores capaces de interponerse en su camino.




 

Los neutrinos son mucho más numerosos que los átomos en el universo pero estos rara vez interactúan con la materia ordinaria, son rápidos ligeros y raros, astrónomos de la Universidad de Würzburg creen que un neutrino de alta energía procedente de  esa antigua explosión ha sido detectado por el icecube en el polo sur, El 4 de diciembre de 2012, el IceCube detecto un evento conocido como Big Bird, un neutrino con una energía superior a 2 mil billones de electronvoltios (PEV), Big Bird era el neutrino-energía más alta jamás detectada en el momento y todavía ocupa el segundo lugar.

Para dar con  esta posibilidad los datos del icecube  eran originarios solamente de una región del cielo del sur alrededor de 32 grados de ancho, equivalente al tamaño aparente de 64 lunas llenas. “Es como una investigación de la escena del crimen”, dice el autor principal Matthias Kadler, profesor de astrofísica en la Universidad de Würzburg, en Alemania, “El caso se refiere a una explosión, a un sospechoso, y varias piezas de evidencia circunstancial.”

Además el verano de 2012, el satélite Fermi de la NASA fue testigo de un brillo espectacular de PKS B1424-418, una galaxia activa clasificada como un blazar de rayos gamma. Una galaxia activa es una galaxia típica de otro modo con un núcleo compacto y excepcionalmente brillante. El exceso de luminosidad de la región central es producido por la materia que cae hacia agujero negro supermasivo que pesa millones de veces la masa de nuestro sol. A medida que se acerca al agujero negro, una parte del material no cae al agujero sino que se convierte en chorros de partículas que se mueven hacia afuera en direcciones opuestas a casi la velocidad de la luz. En este blazar uno de estos chorros sucede al punto casi con dirección a la Tierra.





Durante el estallido visible durante un año, PKS B1424-418 brillaba entre 15 y 30 veces más brillante en rayos gamma que su promedio antes de la erupción. El blazar se encuentra dentro de la región de origen de Big Bird, pero también muchas otras galaxias activas detectadas por Fermi.

Los científicos en busca de la fuente de neutrinos luego se volvieron a datos de un programa a largo plazo de observación llamado TANAMI (Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry). Desde 2007, de manera rutinaria TANAMI  ha seguido de cerca  100 galaxias activas en el cielo del sur, incluyendo muchas otras fuentes detectadas por Fermi. Tres observaciones de radio entre 2011 y 2013 corresponden al período del estallido. Revelan que el núcleo del chorro de la galaxia había sido iluminando por cerca de cuatro veces. Ninguna otra galaxia observada por TANAMI durante la vida del programa ha mostrado un cambio tan dramático.

“Dentro de sus chorros, los blazars son capaces de acelerar protones a energías relativistas. Las interacciones de estos protones con la luz en las regiones centrales del blazar pueden crear piones. Cuando estos piones decaen, a la vez los rayos gamma y neutrinos se producen”, explica Karl Mannheim, coautor del estudio y profesor de astronomía en Würzburg, Alemania. “Peinamos a través del campo del Big Bird donde debe tener su origen en busca de objetos astrofísicos capaces de producir partículas de alta energía y la luz”, añade el coautor Felicia Krauss, un estudiante de doctorado de la Universidad de Erlangen-Nürnberg en Alemania. “Hubo un momento de asombro y admiración cuando nos dimos cuenta de que el arrebato más espectacular que he visto nunca en un blazar ocurrió justo en el lugar correcto en el momento justo.”

En un artículo publicado el lunes, 18 de abril en la revista Nature Physics, el equipo sugiere el estallido PKS B1424-418 y Big Bird están vinculados, calculando sólo una probabilidad del 5 por ciento los dos eventos ocurrieron por cuenta propia. Utilizando datos de Fermi, de la NASA Swift y los satélites WISE, el LBA y otras instalaciones, los investigadores determinaron cómo la energía de la erupción se distribuyó en todo el espectro electromagnético y mostraron que era lo suficientemente potente como para producir un neutrino de altas energías PEV.

“Teniendo en cuenta todas las observaciones, el blazar parece haber tenido medios, el motivo y la oportunidad de disparar el neutrino Big Bird, lo que lo hace nuestro principal sospechoso”, explica Matthias Kadler.

Francis Halzen, el investigador principal del IceCube en la Universidad de Wisconsin-Madison, -no  involucrado en este estudio,- cree que el resultado es un toque emocionante de lo que vendrá. “IceCube está a punto de enviar alertas en tiempo real cuando se registra un neutrino que se pueden localizarse en una zona un poco más de medio grado a través de, o ligeramente mayor que el tamaño aparente de la luna llena”, concluye. “Estamos abriendo lentamente una ventana de neutrinos en el cosmos.”

Pero este estudio también demuestra la importancia vital de las observaciones astronómicas clásicas en una época en nuevos métodos de detección como los observatorios de neutrinos y detectores de ondas gravitatorias abiertas cielos nuevos, pero desconocidos.

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

http://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/nasas-fermi-telescope-helps-link-cosmic-neutrino-to-blazar-blast

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