Los astrofísicos rusos se han acercado a determinar el origen de los neutrinos de alta energía del espacio. El equipo comparó datos sobre las elusivas partículas recogidas por el observatorio de neutrinos antárticos IceCube y sobre largas ondas electromagnéticas medidas por radiotelescopios. Los neutrinos cósmicos resultaron estar vinculados a llamaradas en los centros de galaxias activas distantes, que se cree que albergan agujeros negros supermasivos. Mientras la materia cae hacia el agujero negro, parte de ella se acelera y se expulsa al espacio, dando lugar a neutrinos que luego se deslizan a lo largo del universo a casi la velocidad de la luz.

El estudio se publica en la Diario astrofísico y también está disponible en el repositorio de preimpresiones de arXiv.

Los neutrinos son partículas misteriosas tan pequeñas que los investigadores ni siquiera conocen su masa. Pasan sin esfuerzo a través de objetos, personas e incluso planetas enteros. Los neutrinos de alta energía se crean cuando los protones se aceleran casi a la velocidad de la luz.

Los astrofísicos rusos se centraron en los orígenes de los neutrinos de energía ultra alta a 200 billones de electronvoltios o más. El equipo comparó las medidas de la instalación de IceCube, enterrado en el hielo antártico, con una gran cantidad de observaciones de radio. Se descubrió que las escurridizas partículas emergían durante las llamaradas de radiofrecuencia en los centros de los quásares.

Los quásares son fuentes de radiación en los centros de algunas galaxias. Consisten en un enorme agujero negro que consume materia que flota en un disco a su alrededor y arroja chorros extremadamente poderosos de gas ultracaliente.

"Nuestros hallazgos indican que los neutrinos de alta energía nacen en núcleos galácticos activos, particularmente durante las bengalas de radio. Dado que tanto los neutrinos como las ondas de radio viajan a la velocidad de la luz, llegan a la Tierra simultáneamente, ", dijo el primer autor del estudio, Alexander Plavin.

Plavin es un Ph.D. estudiante del Instituto de Física Lebedev de la Academia de Ciencias de Rusia (RAS) y del Instituto de Física y Tecnología de Moscú. Como tal, es uno de los pocos investigadores jóvenes que ha obtenido resultados de ese calibre al inicio de su carrera científica.

Los neutrinos provienen de donde nadie esperaba

Después de analizar alrededor de 50 eventos de neutrinos detectados por IceCube, el equipo demostró que estas partículas provienen de quásares brillantes vistos por una red de radiotelescopios alrededor del planeta. La red utiliza el método más preciso para observar objetos distantes en la banda de radio:interferometría de línea de base muy larga. Este método, en esencia, crea un telescopio gigante al colocar muchas antenas en todo el mundo. Entre los elementos más grandes de esta red se encuentra el telescopio de 100 metros de la Sociedad Max Planck en Effelsberg.

Adicionalmente, el equipo planteó la hipótesis de que los neutrinos surgieron durante las llamaradas de radio. Para probar esta idea, los físicos estudiaron los datos del radiotelescopio ruso RATAN-600 en el norte del Cáucaso. La hipótesis demostró ser muy plausible a pesar de la suposición común de que se supone que los neutrinos de alta energía se originan junto con los rayos gamma.

"Investigaciones anteriores sobre los orígenes de los neutrinos de alta energía habían buscado su fuente justo 'bajo el foco de atención". Pensamos que probaríamos una idea poco convencional aunque con pocas esperanzas de éxito. Pero tuvimos suerte "dice Yuri Kovalev del Instituto Lebedev, MIPT, y el Instituto Max Planck de Radioastronomía. "Los datos de años de observaciones en conjuntos de radiotelescopios internacionales permitieron ese descubrimiento muy emocionante, y la banda de radio resultó ser crucial para precisar los orígenes de los neutrinos ".

"En primer lugar, los resultados parecían demasiado buenos para ser verdad, pero después de volver a analizar cuidadosamente los datos, confirmamos que los eventos de neutrinos estaban claramente asociados con las señales captadas por radiotelescopios, "Sergey Troitsky del Instituto de Investigación Nuclear de RAS agregó." Verificamos esa asociación en base a los datos de observaciones de años del telescopio RATAN del Observatorio Astrofísico Especial RAS, y la probabilidad de que los resultados sean aleatorios es solo del 0,2%. Esto es un gran éxito para la astrofísica de neutrinos, y nuestro descubrimiento ahora requiere explicaciones teóricas ".

El equipo tiene la intención de volver a verificar los hallazgos y descubrir el mecanismo detrás de los orígenes de los neutrinos en los quásares utilizando los datos de Baikal-GVD. un detector de neutrinos submarino en el lago Baikal, que se encuentra en las etapas finales de construcción y ya está parcialmente operativo. Los llamados detectores Cherenkov, utilizados para detectar neutrinos, incluidos IceCube y Baikal-GVD, dependen de una gran masa de agua o hielo como medio para maximizar el número de eventos de neutrinos y evitar que los sensores se disparen accidentalmente. Por supuesto, Las observaciones continuas de galaxias distantes con radiotelescopios son igualmente cruciales para esta tarea.