Neutrinos cósmicos

Neutrinos cósmicos desde remota galaxia

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Neutrinos cósmicos desde una remota galaxia
29/4/2016 de Observatorio Astronómico de la Universidad de Valencia / Nature Physics

Radioimágenes del blázar PKS B1424-418 obtenidas mediante la técnica conocida como VLBI.  El brillo aumentó en un factor 4, el cambio más importante observado en todas las fuentes del programa TANAMI.  © TANAMI

Un equipo internacional de astrónomos ha conseguido determinar por primera vez el origen del neutrino más energético jamás detectado, conocido como ‘Caponata’. Este neutrino se generó durante una erupción en radiofrecuencia y en rayos gamma en la galaxia PKS B1424−418. La asociación entre este cuásar y el neutrino da el impulso definitivo al nacimiento de una nueva disciplina científica, la astronomía de neutrinos. Estos resultados, en los que participa la Universitat de València, acaban de publicarse en la revista Nature Physics.

“Nuestro trabajo muestra la primera asociación verosímil entre un objeto exterior a nuestra galaxia y los neutrinos cósmicos”, afirma Eduardo Ros, profesor de astronomía de la Universitat de Valéncia, actualmente investigador científico en el Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, y coautor del estudio.  Añade: “De hecho, los neutrinos son las partículas más rápidas, ligeras y esquivas de la naturaleza y por tanto las más desconocidas.  Afortunadamente, nuevos detectores como IceCube acercan la física de partículas a la astrofísica; ahora podemos identificar neutrinos procedentes del exterior de nuestra galaxia.”

El detector de neutrinos IceCube, construido bajo el manto de hielo de la Antártida, es capaz de fotografiar la luz producida por la cascada de partículas que produce un neutrino al chocar con el hielo.  Esta luz, llamada radiación de Cherenkov, nos revela la energía y la dirección original del neutrino.

El equipo científico de IceCube ha bautizado como personajes de Barrio Sésamo a los neutrinos más espectaculares.  Así, a Epi y Blas (HESE-20 y HESE-14 en su nombre científico) les siguió el día 4 de diciembre de 2012 la detección de Caponata (‘Big Bird’ en inglés, o HESE-35), un neutrino cuya energía excede los dos mil billones de electron voltios (2 PeV).  Esta energía es un billón de veces mayor que la de una radiografía dental pero concentrada en una sola partícula cuya masa es menos de una millonésima que la de un electrón.  Caponata fue el neutrino con mayor energía jamás detectado en su momento.

IceCube ha podido determinar la posición original de esta partícula con una precisión de 32 grados, equivalente a 64 lunas llenas.   De manera simultánea a las observaciones de IceCube, el programa de observaciones TANAMI utilizaba una red de radiotelescopios distribuidos por Australia, Sudáfrica, Chile y la Antártida para realizar un seguimiento de varias decenas de galaxias activas del cielo austral, incluyendo la región de donde procede HESE-35 (Caponata).   A su vez, el detector LAT del telescopio espacial de rayos gamma Fermi  observó un aumento de un factor 30 en el brillo de esta galaxia, una de las estudiadas en programa TANAMI.  Las imágenes en radiofrecuencia de TANAMI mostraron que el brillo de PKS B1424−418 se multiplicó por cuatro entre finales de 2011 y comienzos de 2013.

Ninguna otra galaxia observada por Fermi o por TANAMI mostró variaciones en su brillo durante el mismo periodo.  Por tanto, “tras cribar todas las posibles fuentes alternativas, Caponata tiene que haberse originado en el mismo objeto que brilla fuertemente en radio y en rayos gamma”, indica Felicia Krauss, estudiante de doctorado en la Universidad de Wurzburgo que ha contribuido notablemente a la investigación en el marco de su tesis, a lo que añade Matthias Kadler, profesor de la misma universidad y primer responsable de la publicación:  “Ha sido una suerte enorme y un gran éxito que estuviésemos estudiando todas estas galaxias con el proyecto TANAMI, y que así hayamos encontrado la ‘culpable’ de emitir un neutrino récord.”

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Actualizado ( Viernes, 29 de Abril de 2016 09:43 )   http://observatori.uv.es/index.php?option=com_content&view=article&id=7429%3Aneutrinos-cosmicos-desde-una-remota-galaxia-&catid=52%3Anoticosmos&Itemid=74&lang=es

Fuente de neutrinos cósmicos

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Nuevas pistas en la caza de fuentes de neutrinos cósmicos
19/2/2016 de Penn State University / Physical Review Letters

This illustration is an example of a hidden cosmic-ray accelerator. Cosmic rays are accelerated up to extremely high energies in dense environments close to black holes. High-energy gamma rays (marked by the “Y” gamma symbol) are blocked from escaping, while neutrinos (marked by the “V”nu symbol) easily escape and can reach the Earth.

Esta ilustración es un ejemplo de un acelerador de rayos cósmicos “escondido”. Los rayos cósmicos son acelerados hasta energías extremadamente altas en ambientes densos cercanos a agujeros negros. Los rayos gamma de alta energía (marcados con el símbolo griego “gamma”) son bloqueados, mientras que los neutrinos (marcados con el símbolo griego “nu”) escapan con facilidad y pueden llegar hasta la Tierra. Crédito:  Bill Saxton at NRAO/AUI/NSF, modified by Kohta Murase at Penn State University.

 

Las fuentes de neutrinos cósmicos de alta energía que son detectados por el observatorio de neutrinos Ice Cube, enterrado en el hielo antártico, podrían permanecer “invisibles” en rayos gamma de alta energía. Estos neutrinos cósmicos de alta energía, que probablemente proceden de fuera de nuestra galaxia la Vía Láctea, pueden tener su origen en objetos increíblemente  densos y potentes del espacio que impiden que escapen los rayos gamma que acompañan a la producción de neutrinos.

“Los neutrinos son una de las partículas fundamentales que constituyen nuestro Universo”, comenta Kohta Murase, profesor de Penn State. “Los neutrinos de alta energía son producidos junto con rayos gamma  por una radiación extremadamente energética conocida como rayos cósmicos, en objetos como galaxias donde se forman estrellas, cúmulos de galaxias, agujeros negros supermasivos o estallidos de rayos gamma. Es importante revelar el origen de estos neutrinos cósmicos de alta energía para entender mejor los mecanismos físicos subyacentes que producen  neutrinos y otras astropartículas de energías extremadamente altas y permitirnos utilizar los neutrinos como nuevas formas de estudiar la física de las partículas en el Universo”.

Los neutrinos son partículas neutras, por lo que no se ven afectadas por fuerzas electromagnéticas cuando viajan por el espacio. Los neutrinos detectados en la Tierra, por tanto, trazan el camino directo a sus lejanas fuentes astrofísicas. Además estos neutrinos raramente interaccionan con otros tipos de materia – muchos atraviesan directamente la Tierra sin interaccionar con otras partículas – haciendo que su detección sea increíblemente difícil, pero asegurando que pueden escapar de los ambiente extremadamente densos en los que se producen.

Los neutrinos cósmicos de alta energía detectados por IceCube se cree que se originan en interacciones de rayos cósmicos con materia (interacciones protón-protón); de interacciones de rayos cósmicos con radiación (interacciones protón-fotón) o de la desintegración o destrucción de materia oscura invisible y masiva. Dado que estos procesos generan tanto neutrinos como rayos gamma de alta energía, los científicos comparan los datos de neutrinos de IceCube con rayos gamma de alta energía detectados por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi. “Si todos los rayos gamma de alta energía consiguen escapar de las fuentes de neutrinos, esperábamos encontrar los datos correspondientes en IceCube y Fermi”, comenta Murase. Sin embargo, con los últimos datos de IceCube no se observan datos de rayos gamma de alta energía asociados que hayan sido detectados por Fermi, lo que sugiere que el origen de los neutrinos es un “acelerador escondido” que Fermi no ha detectado”.

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Actualizado ( Viernes, 19 de Febrero de 2016 13:13 )  http://observatori.uv.es/index.php?option=com_content&view=article&id=7225%3Anuevas-pistas-en-la-caza-de-fuentes-de-neutrinos-cosmicos&catid=52%3Anoticosmos&Itemid=74&lang=es