Neutrinos permiten acceder a las profundidades de una galaxia activa
Por primera vez se han encontrado pruebas de la emisión de neutrinos de alta energía de la estudiada galaxia NGC 1068, también conocida como Messier 77, que permiten examinar sus profundidades.
Esta galaxia, que se observó por primera vez en 1780, está situada a 47 millones de años luz de nosotros y puede observarse con prismáticos grandes. Los resultados del estudio se han presentado en un seminario científico en línea con expertos, periodistas y científicos de todo el mundo y se publica en la revista 'Science'.
La detección se realizó en el Observatorio de Neutrinos IceCube, apoyado por la National Science Foundation (NSF) de Estados Unidos, un enorme telescopio de neutrinos que abarca mil millones de toneladas de hielo instrumentado a profundidades de entre 1,5 y 2,5 kilómetros por debajo de la superficie de la Antártida, cerca del Polo Sur.
Este telescopio único, que explora los confines de nuestro universo utilizando neutrinos, informó de la primera observación de una fuente de neutrinos astrofísicos de alta energía en 2018. La fuente, TXS 0506+056, es un blazar conocido situado frente al hombro izquierdo de la constelación de Orión y a 4.000 millones de años luz.
"Un solo neutrino puede identificar una fuente. Pero sólo una observación con múltiples neutrinos revelará el núcleo oculto de los objetos cósmicos más energéticos", afirma en un comunicado Francis Halzen, profesor de física de la Universidad de Wisconsin-Madison (Estados Unidos) y principal investigador de IceCube.
El experto añade que "IceCube ha acumulado unos 80 neutrinos de energía de teraelectronvoltios procedentes de NGC 1068, que aún no son suficientes para responder a todas nuestras preguntas, pero definitivamente son el siguiente gran paso hacia la realización de la astronomía de neutrinos".
A diferencia de la luz, los neutrinos pueden escapar en gran número de entornos extremadamente densos del universo y llegar a la Tierra sin ser molestados por la materia y los campos electromagnéticos que impregnan el espacio extragaláctico.
Aunque los científicos imaginaron la astronomía de neutrinos hace más de 60 años, la débil interacción de los neutrinos con la materia y la radiación hace que su detección sea extremadamente difícil. Los neutrinos podrían ser la clave de nuestras preguntas sobre el funcionamiento de los objetos más extremos del cosmos.
"Responder a estas preguntas de gran alcance sobre el universo en el que vivimos es un objetivo primordial de la Fundación Nacional de la Ciencia de Estados Unidos", afirma Denise Caldwell, directora de la División de Física de la NSF.
Al igual que la Vía Láctea, NGC 1068 es una galaxia espiral barrada, con brazos sueltos y una protuberancia central relativamente pequeña. Sin embargo, a diferencia de la Vía Láctea, NGC 1068 es una galaxia activa en la que la mayor parte de la radiación no es producida por las estrellas, sino que se debe a la caída de material en un agujero negro millones de veces más masivo que nuestro Sol e incluso más masivo que el agujero negro inactivo del centro de nuestra galaxia.
NGC 1068 es una galaxia activa, de tipo Seyfert II en particular, vista desde la Tierra con un ángulo que oscurece su región central donde se encuentra el agujero negro. En una galaxia Seyfert II, un toroide de polvo nuclear oculta la mayor parte de la radiación de alta energía producida por la densa masa de gas y partículas que se dirige lentamente en espiral hacia el centro de la galaxia.
"Los modelos recientes de los entornos de los agujeros negros en estos objetos sugieren que el gas, el polvo y la radiación deberían bloquear los rayos gamma que, de otro modo, acompañarían a los neutrinos --afirma Hans Niederhausen, asociado postdoctoral en la Universidad Estatal de Michigan y uno de los principales analistas del trabajo--. Esta detección de neutrinos del núcleo de NGC 1068 mejorará nuestra comprensión de los entornos que rodean a los agujeros negros supermasivos".
NGC 1068 podría convertirse en una vela estándar para futuros telescopios de neutrinos, según Theo Glauch, asociado postdoctoral de la Universidad Técnica de Múnich (TUM), en Alemania, y otro analizador principal.
"Ya es un objeto muy estudiado por los astrónomos, y los neutrinos nos permitirán ver esta galaxia de una manera totalmente diferente. Una nueva visión aportará sin duda nuevos conocimientos", afirma.
Según Ignacio Taboada, profesor de física del Instituto Tecnológico de Georgia y portavoz de la Colaboración IceCube, estos resultados representan una mejora significativa respecto a un estudio anterior sobre NGC 1068 publicado en 2020.
"Parte de esta mejora se debe a la mejora de las técnicas y otra parte a una cuidadosa actualización de la calibración del detector --subraya Taboada--. El trabajo de los equipos de operaciones y calibración del detector ha permitido mejorar las reconstrucciones direccionales de neutrinos para localizar con precisión NGC 1068 y hacer posible esta observación. La resolución de esta fuente fue posible gracias a las técnicas mejoradas y a las calibraciones refinadas, un resultado del duro trabajo de la Colaboración IceCube".
El análisis mejorado señala el camino hacia observatorios de neutrinos superiores que ya están en marcha. "Es una gran noticia para el futuro de nuestro campo", asegura Marek Kowalski, colaborador de IceCube y científico principal del Deutsches Elektronen-Synchrotron, en Alemania.
"Significa que con una nueva generación de detectores más sensibles habrá mucho que descubrir --prosigue--. El futuro observatorio IceCube-Gen2 no sólo podría detectar muchos más de estos aceleradores de partículas extremas, sino que también permitiría su estudio a energías aún mayores. Es como si IceCube nos diera un mapa a un tesoro escondido".
Con las mediciones de neutrinos de TXS 0506+056 y NGC 1068, IceCube está un paso más cerca de responder a la centenaria pregunta sobre el origen de los rayos cósmicos. Además, estos resultados implican que puede haber muchos más objetos similares en el universo aún por identificar.
"La revelación del universo oscuro acaba de empezar, y los neutrinos están llamados a liderar una nueva era de descubrimientos en astronomía", afirma Elisa Resconi, profesora de física en la TUM y otra de las principales analizadoras.
"Hace varios años, la NSF inició un ambicioso proyecto para ampliar nuestra comprensión del universo combinando las capacidades establecidas en la astronomía óptica y de radio con nuevas habilidades para detectar y medir fenómenos como los neutrinos y las ondas gravitacionales --apunta Caldwell--. La identificación por parte del Observatorio de Neutrinos de IceCube de una galaxia vecina como fuente cósmica de neutrinos es sólo el comienzo de este nuevo y apasionante campo que promete conocimientos sobre el poder no descubierto de los agujeros negros masivos y otras propiedades fundamentales del universo".
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