IceCube detecta neutrinos de alta energía desde el interior de la Vía Láctea – Physics World

Se han detectado por primera vez neutrinos de alta energía que emergen de la Vía Láctea. Eso es según los nuevos hallazgos del Observatorio de neutrinos IceCube en la Estación del Polo Sur Amundsen-Scott que abre una nueva vía de astronomía de múltiples mensajeros al observar la galaxia de la Vía Láctea en partículas en lugar de luz.

Los neutrinos son partículas fundamentales que tienen masas muy pequeñas y apenas interactúan con otra materia, pero llenan el universo con trillones que pasan inofensivamente por tu cuerpo cada segundo.

Previamente, se han detectado neutrinos miles de millones de veces más energéticos que los producidos por reacciones de fusión dentro de nuestro Sol provenientes de fuentes extragalácticas como los cuásares. Sin embargo, la teoría predice que la Vía Láctea también debería producir neutrinos de alta energía.

Cuando los astrónomos miran el plano de nuestra galaxia, ven la Vía Láctea iluminada con emisiones de rayos gamma que se producen cuando los rayos cósmicos atrapados por el campo magnético de nuestra galaxia chocan con los átomos en el espacio interestelar. Estas colisiones también deberían producir neutrinos de alta energía.

Los investigadores finalmente han encontrado evidencia convincente de estos neutrinos mediante el uso de técnicas de aprendizaje automático para examinar diez años de datos del Observatorio de Neutrinos IceCube, que incluye unos 60 000 eventos de neutrinos. “[Al igual que los rayos gamma], los neutrinos que observamos se distribuyen por todo el plano galáctico”, dice Francisco Halzen de la Universidad de Wisconsin–Madison, quien es el investigador principal de IceCube.

Eventos en cascada

El detector IceCube está formado por un kilómetro cúbico de hielo enterrado bajo el Polo Sur y conectado con 5160 sensores ópticos que buscan destellos de luz visible en las raras ocasiones en que un neutrino interactúa con una molécula de agua helada. Cuando ocurre un evento de neutrino, el neutrino deja una pista alargada o un "evento en cascada" en el que la energía del neutrino se concentra en un pequeño volumen esférico dentro del hielo.

Cuando los rayos cósmicos interactúan con la materia en el medio interestelar, producen piones de vida corta que se descomponen rápidamente. "Los piones cargados se descomponen en los neutrinos detectados por IceCube y los piones neutros se descomponen en dos rayos gamma observados por [NASA's] Fermi [Gamma-ray Space Telescope]", dijo Halzen. Mundo de la física.

Los neutrinos habían pasado desapercibidos previamente porque estaban siendo ahogados por una señal de fondo de neutrinos y muones causada por interacciones de rayos cósmicos mucho más cerca de casa, en la atmósfera de la Tierra.

IceCube detecta neutrinos de alta energía de un núcleo galáctico activo

Este fondo deja rastros que ingresan al detector, mientras que los neutrinos de mayor energía de la Vía Láctea tienen más probabilidades de producir eventos en cascada. El algoritmo de aprendizaje automático desarrollado por los científicos de IceCube en la Universidad TU de Dortmund en Alemania solo pudo seleccionar eventos en cascada, eliminando gran parte de la interferencia local y permitiendo que la señal de la Vía Láctea se destaque.

Aunque es más difícil obtener información sobre la dirección de la que proviene un neutrino en un evento en cascada, Halzen dice que los eventos en cascada se pueden reconstruir con una precisión de "cinco grados más o menos". Aunque esto impide identificar fuentes específicas de neutrinos en la Vía Láctea, Halzen dice que es suficiente observar el patrón de radiación de la galaxia y compararlo con el observado de rayos gamma por el telescopio espacial Fermi.

El siguiente paso para el equipo es tratar de identificar fuentes específicas de neutrinos en la Vía Láctea. Esto podría ser posible con el IceCube renovado, llamado Gen2, que aumentará el tamaño del área del detector a diez kilómetros cúbicos de hielo cuando esté en pleno funcionamiento para 2032.

Los hallazgos se publican en Ciencia:.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/icecube-detects-high-energy-neutrinos-from-within-the-milky-way/