Apunten per primera vegada a l'origen dels neutrins més energètics que es coneixen

IceCube, el telescopi de neutrins més potent del món, ha obtingut els primers indicis de la font d'un neutrí de molt alta energia detectat el passat any en el gel de l'Antàrtida. Vint satèl·lits i telescopis col·laboren en aquesta cerca de l'origen, com ara el telescopi de neutrins ANTARES, que participa amb una anàlisi liderada per l'Institut de Física Corpuscular de la Universitat de València i el CSIC.

La nova astronomia multimissatger es posa a punt. A més de l'espectre electromagnètic (llum, ràdio, infraroig, microones...), ara s'estudia el cel utilitzant ones gravitacionals i neutrins procedents de fenòmens molt violents i energètics de l'Univers. En aquest camp, IceCube, el telescopi de neutrins més potent del món, anuncia una nova fita: publica en Science la primera evidència de la font d'un neutrí detectat en el gel de l'Antàrtida fa prop d'un any. Per a identificar-la va comptar amb l'ajuda de 20 satèl·lits i telescopis que observen diferents regions de l'espectre electromagnètic, i també d'un altre telescopi de neutrins, ANTARES, en una cerca que lidera l'Institut de Física Corpuscular (IFIC), Centre d'Excel·lència Severo Ochoa del CSIC i la Universitat de València, en el Parc Científic de la institució acadèmica. Seria la primera vegada que s'identifica l'origen dels neutrins més energètics coneguts.

IceCube, que utilitza un quilòmetre cúbic del gel de l'Antàrtida per a detectar neutrins, va caçar el 22 de setembre de 2017 una d'aquestes partícules elementals amb una energia molt alta, 300 TeV (teralectronvoltios), molt més que les que es produeixen en el Gran Col·lisionador d'Hadrons (LHC) del CERN (6,5 TeV). Immediatament va enviar una alerta a una xarxa de telescopis col·laboradors perquè observaren el lloc del cel que havia delimitat com a possible origen. El satèl·lit de la NASA Fermi/LAT va detectar una emissió de rajos gamma (un tipus de radiació electromagnètica molt energètica) procedent del blàzar TXS 0506+056, una galàxia espiral amb un forat negre massiu en el seu centre que gira ràpidament emetent dolls de llum i partícules, situat prop de la constel·lació d'Orió, a 4.000 milions d'anys llum de la Terra.

El telescopi de rajos gamma en superfície MAGIC (illa de la Palma, Illes Canàries) va detectar també aquesta emissió de rajos gamma molt energètics del blázar TXS 0506+056 associada a la detecció d'aquest neutrí de molt alta energia. Així, tant el propi IceCube com ANTARES, l'altre telescopi de neutrinos actualment en funcionament en el món, van començar a revisar les seues dades per a comprovar l'origen d'aquest esdeveniment. En ANTARES, l'Institut de Física Corpuscular va liderar una primera anàlisi per a acarar les dades acumulades per l'experiment amb el senyal obtingut per IceCube, sense trobar correlació concloent. Aquesta anàlisi la va realitzar Alexis Coleiro, investigador de l'IFIC.

Posteriorment, Javier Barris i Giulia Illuminati, estudiants doctorals de l'IFIC, van realitzar una segona anàlisi cercant el possible origen del succés al voltant del blàzar TXS 0506+056 utilitzant les dades acumulades durant 9 anys per ANTARES, resultant aquesta la tercera font més probable de les 107 acarades encara que sense obtenir resultats estadísticament significatius. Agustín Sánchez Llosa, antic doctorat de l'IFIC i investigador postodoctoral del INFN (Itàlia), va realitzar una tercera anàlisi de les dades obtingudes per ANTARES quan IceCube va detectar més neutrins procedents de la regió on se situa TXS 0506+056, al desembre de 2014, sense trobar tampoc esdeveniments relacionats.

La mostra de neutrins d'alta energia obtinguda per ANTARES és menor que la de IceCube, en tractar-se d'un detector més xicotet. A més, el fet de no trobar senyals coincidents s'explica també per la ubicació de tots dos detectors: mentre que IceCube és més sensible a neutrins que procedeixen de l'hemisferi Nord, ANTARES ho és als que procedeixen del Sud. El detector KM3NeT, el successor d'ANTARES actualment en fase d'instal·lació en el Mediterrani, permetrà donar un gran salt en la capacitat d'observar l'Univers a través d'aquesta nova finestra astronòmica, ja que comptarà amb una grandària major que IceCube i l'avantatge d'operar en el fons del mar, la qual cosa permet identificar millor que en el gel la direcció d'origen dels neutrins.

Per al director de IceCube, Francis Halzen, les anàlisis publicades en Science suposen una evidència "convincent" de la primera font coneguda de neutrins i rajos còsmics d'alta energia. Els rajos còsmics són les partícules carregades (protons, principalment) més energètiques que es coneixen, l'origen de les quals segueix sent un misteri més de 100 anys després del seu descobriment. El problema per a determinar la seua font és que, en tractar-se de partícules carregades, les seues trajectòries s'alteren pels camps magnètics que troben en el seu viatge cap a la Terra. Aquest problema no afecta als neutrins, que es produeixen en els mateixos fenòmens astrofísics (galàxies de nucli actiu, supernoves...) però que no tenen càrrega elèctrica que desvie la seua trajectòria. Per açò és tan important identificar el seu origen.

Més informació:

http://antares.in2p3.fr/News/news_antares_icalert.html