La intensa radiación proveniente del disco de escombros TDE alrededor del agujero negro (centro) calienta el polvo circundante hasta que comienza a irradiar brillantemente en el infrarrojo. Este proceso se llama eco de polvo. Crédito:Laboratorio de Comunicación Científica y DESY.
Los neutrinos de alta energía son partículas subatómicas sumamente fascinantes que se producen cuando partículas cargadas muy rápidamente chocan con otras partículas o fotones. IceCube, un reconocido detector de neutrinos ubicado en el Polo Sur, ha estado detectando neutrinos extragalácticos de alta energía durante casi una década.
Si bien muchos físicos han examinado las observaciones recopiladas por el detector IceCube, aún no se ha determinado el origen de la mayoría de los neutrinos de alta energía que detectó. Estos neutrinos fueron detectados más allá de nuestra galaxia y podrían resultar de varios eventos cosmológicos.
Investigadores de Deutsches Elektronen Synchrotron DESY, Humboldt-Universität zu Berlin y otros institutos académicos de Europa y EE. UU. han llevado a cabo recientemente un estudio centrado en un evento cosmológico violento específico, al que se hace referencia como AT2019fdr. Su artículo, publicado en Physical Review Letters , muestra que este evento podría ser el origen de un neutrino de alta energía.
"Nuestro equipo ha estado realizando un estudio sistemático durante 3 años, en el que utilizamos el telescopio de exploración óptica de la Instalación transitoria de Zwicky (ZTF) para escanear la región del cielo de cada nuevo neutrino de alta energía que podemos observar", dijo Simeon Reusch, uno de los de los investigadores que llevaron a cabo el estudio, le dijo a Phys.org. "Nuestro artículo reciente examina una posible fuente de uno de estos neutrinos, un enorme estallido óptico en una galaxia muy distante, que se ha llamado AT2019fdr".
AT2019fdr, el estallido óptico examinado por Reusch y sus colegas, es un evento transitorio, lo que significa que cambia con el tiempo. Los investigadores estudiaron este evento en profundidad, tratando de determinar su posible origen.
Según sus análisis, concluyeron que lo más probable es que AT2019fdr fuera un evento de interrupción de mareas (TDE). Los TDE ocurren cuando una estrella se acerca al agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia y está lo suficientemente cerca como para verse afectada por él.
"A medida que la estrella se acerca al agujero negro, la atracción gravitacional en el frente de la estrella es mucho más fuerte que en la parte posterior, desgarrando la estrella", explicó Reusch. "Alrededor de la mitad de la masa de la estrella se acumula alrededor del agujero negro, lo que hace que los restos brillen intensamente durante meses".
Reusch y sus colegas también intentaron determinar si AT2019fdr podría ser el posible origen del neutrino de alta energía que observaron. Para hacer esto, se asociaron con físicos teóricos que podían modelar la fuente y hacer predicciones teóricas basadas en sus modelos.
"Tratamos de recopilar la mayor cantidad posible de datos electromagnéticos en AT2019fdr, que abarcan una amplia gama de longitudes de onda", dijo Reusch. "Observamos la ubicación y recopilamos datos preexistentes en longitudes de onda de radio, infrarrojos, ópticos, UV, rayos X y rayos gamma".
En su análisis, los investigadores evaluaron tanto el evento AT2019fdr como otras posibles fuentes del neutrino de alta energía que observaron, todos los cuales estaban situados dentro de una proximidad razonable. Curiosamente, descartaron todas las fuentes excepto AT2019fdr, debido a su curva de luz (es decir, perfil de brillo a lo largo del tiempo) o debido a los espectros ópticos que tomaron.
"El fuerte eco de polvo que detectamos está en el rango infrarrojo, vinculando a AT2019fdr con una subclase de fuentes de eco de polvo en el centro de las galaxias", dijo Reusch. "El 'eco' real se produce cuando la intensa radiación del TDE calienta el polvo circundante, que luego comienza a brillar en el rango infrarrojo. El enorme tamaño del sistema provoca retrasos debido a los tiempos de viaje de la luz, razón por la cual el el pico del eco del polvo se retrasa con respecto a la llamarada".
Reusch y sus colegas también observaron una señal de rayos X tardía con eROSITA a bordo del satélite SRG, con un espectro extremadamente suave. En general, tanto sus mediciones como los análisis teóricos apuntan a AT2019fdr como la fuente del neutrino de alta energía que observaron. Además, los hallazgos del equipo sugieren que AT2019fdr es un TDE y no una supernova superluminosa, una llamarada "regular" que surge del centro de la galaxia u otro tipo de evento cosmológico.
"Nuestros hallazgos son dignos de mención, ya que un artículo anterior de nuestro grupo ya había identificado un TDE (AT2019fdr) como la fuente probable de otro neutrino de alta energía", agregó Reusch. "Si de hecho estos TDE fueran fuentes de neutrinos, deben ser bastante eficientes en la producción de neutrinos de alta energía. Los estudios de múltiples mensajeros como el presentado en nuestro artículo brindan información sobre los aceleradores de partículas cósmicas como los TDE o AGN que no son posibles en base a fotones. sola."
En sus próximos estudios, los investigadores realizarán más análisis para validar aún más sus hallazgos. Además, planean buscar otros TDE dentro del gran conjunto de datos de eventos cosmológicos compilados por ZTF hasta el momento.
© 2022 Red Ciencia X ¿Un agujero negro devorando una estrella generó un neutrino? Improbable, muestra un nuevo estudio
