Blazars, fuentes de neutrinos de alta energía

En todo momento, la Tierra es bombardeada con un flujo constante de partículas que interactúan muy poco con la materia ordinaria, los neutrinos. El sol es una fuente importante de neutrinos de baja energía. En 1987, también se detectaron tales neutrinos de la supernova SN de 1987. Pero de dónde vienen los neutrinos de alta y muy alta energía ? La hipótesis más probable es que son emitidos por objetos astrofísicos extremadamente masivos, varios millones de veces la masa del Sol. El observatorio IceCube , ubicado cerca de la base antártica Amundsen-Scott, cerca del Polo Sur, se especializa en la detección de estos neutrinos de alta energía. El 22 de septiembre de 2017, los físicos que trabajaban en este experimento detectaron un neutrino con una energía superior a 290 teraelectronvoltios. Es más de 20 veces más que lo logrado en colisiones de protones en el LHC Cern ! La observación conjunta de fotones por numerosos telescopios ha permitido identificar la fuente de este neutrino: el blazar TXS 0506 + 056, ubicado a más de 4 mil millones de años luz de distancia.

Los blazares son las llamadas galaxias activas porque albergan en su centro un agujero negro supermasivo en actividad. Parte del material que gira en un disco de acreción alrededor del agujero negro se expulsa a lo largo del eje de rotación del agujero negro, formando dos chorros de partículas perpendiculares al disco. Los blazares son probablemente lo mismo que los cuásares, excepto que su chorro apunta a la Tierra (una simple cuestión de perspectiva). También irradian fuertemente en el campo de la radio. Los chorros contienen una gran cantidad de partículas emitidas a velocidades relativistas: fotones, electrones, positrones, etc. Los blazares tienen una actividad muy variable, en escalas de tiempo que van desde unos minutos hasta varios años. Durante un pico de actividad, durante el período de erupción, los blazars emiten en particular fotones de alta energía (por encima del gigaelectronvolt) – rayos gamma -, detectados por telescopios como Fermi o
Agile [. Los blazares son una de las posibles fuentes de neutrinos de alta energía que llegan a la Tierra.

También lea: Neutrinos en todo el mundo

Pero cómo observarlos ? En 2010, el observatorio de neutrinos más grande, IceCube , fue comisionado en la Antártida, sucediendo a Amanda , también ubicada en el Polo Sur. Su principio es usar el hielo en la tapa antártica como detector. Cuando un neutrino cruza la Tierra, tiene pocas posibilidades de interactuar con la materia. Luego produce una partícula cargada. La detección es más fácil si esta partícula es un muón (un primo de electrones más pesado). Este muón de alta energía cruza el hielo con una velocidad más alta que la de la luz en el hielo. Luego produce una estela de luz azul, llamada radiación Tcherenkov (es este efecto el que está en el origen de la luz azulada en el corazón de los reactores nucleares). El observatorio IceCube consiste en módulos ópticos que capturan esta radiación de Cherenkov. Gracias a 86 líneas de 60 detectores cada una, enterradas a más de 1 kilómetro debajo de la superficie, el observatorio analiza el paso de muones en 1 kilómetro cúbico de hielo.

A partir de las señales registradas por los módulos ópticos, se puede reconstruir la dirección de propagación del muón y, por extensión, deducir la dirección del neutrino inicial. Y, por lo tanto, potencialmente determinar la fuente de neutrinos.

IceCube, el observatorio de neutrinos de alta energía detección de un neutrino de alta energía por Icecube

La observación conjunta de la radiación gamma y la detección de neutrinos al mismo tiempo y en la misma dirección reforzaría la hipótesis según la cual los blazars durante los períodos de actividad gamma son de hecho fábricas de neutrinos de alta energía. Este es el punto central de la observación multi-mensajero, que combina observaciones de fotones con las de los neutrinos, o incluso las de las ondas gravitacionales. Por lo tanto, un sistema de alerta permite a los diversos observatorios en tierra y en el espacio, así como la experiencia IceCube informar cualquier observación digna de interés para ver si se manifiesta con otros mensajeros, otras longitudes de onda, etc.

También lea: «La investigación sobre neutrinos está en pleno apogeo»

Al detectar neutrinos de alta energía el 22 de septiembre de 2017 (evento notado IceCube-170922A), el detector LAT [764 registró espacio f. Sin embargo, la dirección calculada para el neutrino de IceCube corresponde en el cielo a la posición del blazar TXS 0506 + 056, ubicado a más de 4 mil millones de años luz de distancia. El telescopio gamma Agile confirmó la erupción del blazar. En los días posteriores a este anuncio, Otros telescopios han examinado el blazar, de quien Magia en Canarias, HESS en Namibia, Veritas en los Estados Unidos, para rayos gamma de muy alta energía ; telescopios espaciales Rápido NuSTAR y Integral para rayos X, y finalmente varios observatorios terrestres para ondas de radio y ópticas. Un total de quince observatorios contribuyeron a este estudio. La idea era caracterizar el espectro de emisión de blazar en el rango de frecuencia más amplio posible.

Sobre el mismo tema

Para la ciencia N ° 460N ° 460 – febrero de 2016 La astronomía de los neutrinos

Gracias a estas observaciones, Los investigadores consideraron que el riesgo de detectar neutrinos y observar que la erupción blazar es una coincidencia es extremadamente bajo, lo que confirma que los blazars son de hecho una fuente de neutrinos de alta energía (incluso si estudios previos hubieran demostrado que su contribución al flujo difuso de neutrinos de más de 10 teraelectrónvoltios es baja). Además, la emisión de neutrinos de alta energía sugiere fuertemente que los blazares también emiten protones de muy alta energía, que constituyen la mayor parte de los rayos cósmicos. Por lo tanto, los blazares son probablemente una fuente de rayos cósmicos de muy alta energía. La búsqueda de neutrinos astronómicos y rayos cósmicos de alta energía está lejos de terminar !

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *