Uno de los telescopios del Sistema de Telescopio de Imágenes de Radiación Muy Energética (VERITAS) en el sur de Arizona. VERITAS es operado y administrado por el Observatorio Astrofísico Smithsonian. Crédito:Steve Criswell (SAO)
La matriz VERITAS ha confirmado la detección de rayos gamma de alta energía en las proximidades de un agujero negro supermasivo ubicado en una galaxia distante. TXS 0506 + 056. Si bien estas detecciones son relativamente comunes para VERITAS, este agujero negro es potencialmente la primera fuente astrofísica conocida de neutrinos cósmicos de alta energía, un tipo de partícula subatómica fantasmal que se puede producir en fuentes astrofísicas de rayos cósmicos de energía ultra alta.
La Universidad de Utah es una de las instituciones colaboradoras fundadoras del observatorio VERITAS. Coautor Dave Kieda, profesor de física y astronomía y decano de la escuela de posgrado de la U, lideró el diseño, construcción y actualización de VERITAS que le dio al instrumento una mayor sensibilidad a los rayos gamma de menor energía críticos para el descubrimiento. Anushka Udara Abeysekara, profesor asistente de investigación de física y astronomía en la U, también es coautor del artículo.
"Esta es la primera vez que hemos visto rayos gamma de alta energía y neutrinos generados por una fuente astrofísica común. Esto es evidencia de que las galaxias cercanas y lejanas con agujeros negros supermasivos en sus centros están creando activamente rayos cósmicos de alta energía". ", dijo Kieda." Es una de las piezas del rompecabezas que se necesitan para resolver el misterio de dónde provienen estos rayos cósmicos ".
La Universidad de Utah también opera el observatorio de rayos cósmicos Telescope Array con sede en Delta, Utah. En 2015, El Grupo de Matriz de Telescopios de la Universidad de Utah identificó un punto de acceso potencial de rayos cósmicos de energía ultra alta provenientes de una amplia región del cielo que contiene numerosas fuentes potenciales de rayos cósmicos extragalácticos. Debido a que el campo magnético de nuestra galaxia dobla la trayectoria de las partículas cósmicas entrantes, el Telescope Array no pudo identificar ninguna galaxia individual como el origen de los rayos cósmicos de alta energía. El descubrimiento de rayos gamma de VERITAS, en combinación con la detección de neutrinos ICECUBE, proporciona una forma de identificar directamente una sola galaxia como fuente de rayos cósmicos de alta energía. Este enfoque de la astronomía de "mensajero múltiple", que emplea observaciones conjuntas de neutrinos, rayos gamma, Rayos X y rayos cósmicos:proporcionan un gran avance en la comprensión del origen astrofísico de las partículas más energéticas del universo.
"La era de la astrofísica de mensajeros múltiples está aquí, ", dijo France Córdova, directora de la National Science Foundation." Cada mensajero, de la radiación electromagnética, ondas gravitacionales y ahora neutrinos, nos da una comprensión más completa del universo, y nuevos conocimientos importantes sobre los objetos y eventos más poderosos del cielo. Estos avances solo son posibles a través de un compromiso a largo plazo con la investigación fundamental y la inversión en excelentes instalaciones de investigación ".
La concepción de este artista muestra un blazar:el núcleo de una galaxia activa alimentada por un agujero negro supermasivo. Los científicos que utilizan la matriz VERITAS han detectado rayos gamma del blazar TXS 0506 + 056, que también se cree que es una fuente de neutrinos. Crédito:M. Weiss / CfA
VERITAS proporciona una pieza fundamental para el rompecabezas del descubrimiento de neutrinos
La matriz VERITAS ha confirmado la detección de rayos gamma en las proximidades de un agujero negro supermasivo. Si bien estas detecciones son relativamente comunes para VERITAS, este agujero negro es potencialmente la primera fuente astrofísica conocida de neutrinos cósmicos de alta energía, un tipo de partícula subatómica fantasmal.
El 22 de septiembre 2017 el Observatorio de Neutrinos IceCube, un telescopio de neutrinos de kilómetros cúbicos ubicado en el Polo Sur, detectó un neutrino de alta energía de posible origen astrofísico. Sin embargo, IceCube no es capaz de localizar una fuente de neutrinos en el cielo. Para eso, los científicos necesitaban más información.
Muy rápidamente después de que se anunció la detección por IceCube, Telescopios de todo el mundo, incluido VERITAS (que significa "Sistema de matriz de telescopios de radiación muy energética") entraron en acción para identificar la fuente. Las VERITAS, MAGIC y H.E.S.S. Todos los observatorios de rayos gamma observaron la posición de los neutrinos. Además, Otros observatorios de rayos gamma que monitorean gran parte del cielo a energías más bajas y más altas también proporcionaron cobertura.
Estas observaciones de seguimiento de la posición aproximada del neutrino IceCube sugieren que la fuente del neutrino es un blazar, que es un agujero negro supermasivo con poderosos chorros que pueden cambiar drásticamente en brillo con el tiempo. Este blazar conocido como TXS 0506 + 056, se encuentra en el centro de una galaxia a unos 4 mil millones de años luz de la Tierra.
Inicialmente, El telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA observó que el TXS 0506 + 056 era varias veces más brillante de lo que normalmente se ve en su monitoreo de todo el cielo. Finalmente, el observatorio MAGIC detectó rayos gamma de mucha más energía unas dos semanas después de la detección de neutrinos, mientras VERITAS, H.E.S.S. y HAWC no vio al blazar en ninguna de sus observaciones durante las dos semanas posteriores a la alerta.
Dada la importancia de las detecciones de rayos gamma de mayor energía para identificar la posible fuente del neutrino, VERITAS continuó observando TXS 0506 + 056 durante los meses siguientes, hasta febrero de 2018, y reveló la fuente, pero en un estado más tenue que el detectado por MAGIC.
La detección de rayos gamma coincidentes con neutrinos es tentadora, ya que ambas partículas deben producirse en la generación de rayos cósmicos. Desde que se detectaron por primera vez hace más de cien años, Los rayos cósmicos, partículas altamente energéticas que llueven continuamente sobre la Tierra desde el espacio, han planteado un misterio perdurable. ¿Qué crea y lanza estas partículas a distancias tan grandes? ¿De dónde vienen?
"La posible conexión entre el evento de neutrinos y TXS 0506 + 056 arrojaría nueva luz sobre los mecanismos de aceleración que tienen lugar en el núcleo de estas galaxias, y proporcionar pistas sobre la centenaria cuestión del origen de los rayos cósmicos, "dijo el coautor y portavoz de VERITAS Reshmi Mukherjee de Barnard College, Universidad de Columbia en Nueva York, Nueva York.
"La astrofísica está entrando en una nueva y emocionante era de observaciones de múltiples mensajeros, en el que se estudian las fuentes celestes mediante la detección de la radiación electromagnética que emiten en todo el espectro, desde ondas de radio hasta rayos gamma de alta energía, en combinación con medios no electromagnéticos, como ondas gravitacionales y neutrinos de alta energía, "dijo el coautor Marcos Santander de la Universidad de Alabama en Tuscaloosa.
Un artículo que describe las observaciones profundas de VERITAS de TXS 0506 + 056 aparece en línea en The Cartas de revistas astrofísicas el 12 de julio 2018.
