Un telescopio bajo el hielo de la Ant¨¢rtida detecta los primeros neutrinos gal¨¢cticos

Un enorme telescopio construido bajo el hielo del Polo Sur ha detectado por primera vez neutrinos provenientes de nuestra galaxia, la V¨ªa L¨¢ctea. El hallazgo es la confirmaci¨®n de un fen¨®meno esperado desde hace a?os, e implica que en nuestro propio vecindario c¨®smico hay cuerpos desconocidos capaces de producir las part¨ªculas m¨¢s energ¨¦ticas del universo.

Los neutrinos son las part¨ªculas m¨¢s abundantes del cosmos. Cada segundo atraviesan nuestro cuerpo unos 100 billones sin que nos demos cuenta. Estas part¨ªculas fantasmales no tienen carga el¨¦ctrica ni apenas masa. La inmensa mayor¨ªa de neutrinos atraviesa la Tierra de lado a lado sin dejar rastro. Pero unos pocos interact¨²an con alg¨²n ¨¢tomo y producen un destello de luz azul que permite determinar su origen.

El telescopio IceCube es una mole de un kil¨®metro c¨²bico de hielo ant¨¢rtico en la que se han engastado m¨¢s de 5.000 detectores esf¨¦ricos capaces de captar los destellos que dejan los neutrinos a su paso. En 2013, el observatorio descubri¨® los dos primeros neutrinos llegados de fuera de nuestra galaxia. Fueron bautizados Epi y Blas e inauguraron una nueva era de la astronom¨ªa, aunque no se pudo determinar de d¨®nde ven¨ªan exactamente.

En 2017 y 2022, se atraparon unas pocas decenas de neutrinos m¨¢s que permitieron identificar las dos primeras fuentes fuera de nuestra galaxia: dos agujeros negros en los que podr¨ªan caber millones de estrellas como el Sol. En el primer caso, los neutrinos hab¨ªan viajado a casi la velocidad de la luz durante m¨¢s de 4.000 millones de a?os desde la lejana galaxia TXS 0506+065. En el segundo, proven¨ªan de Messier 77, una galaxia a apenas 47 millones de a?os luz de nuestro sistema solar.

Los neutrinos van asociados a los rayos c¨®smicos ¡ªhaces de part¨ªculas cargadas que son las m¨¢s energ¨¦ticas del universo¡ª. En 1993, un telescopio en Utah (Estados Unidos) capt¨® la part¨ªcula de este tipo m¨¢s potente que se conoce. Viajaba rozando la velocidad de la luz y su energ¨ªa era millones de veces superior a la que puede alcanzar el acelerador de part¨ªculas m¨¢s potente del mundo, el LHC. En un principio se la llam¨® se?al WTF (iniciales de ?qu¨¦ cojones!, en ingl¨¦s), aunque finalmente se la bautiz¨® como OMG (Oh, Dios m¨ªo). Los astrof¨ªsicos usan los grandes detectores de neutrinos para intentar saber de d¨®nde vienen los rayos c¨®smicos.

En esta ocasi¨®n, IceCube ha descubierto centenares de neutrinos que llegan del centro de nuestra galaxia, a unos 25.000 a?os luz, y con una energ¨ªa 10.000 veces mayor que la de un acelerador de part¨ªculas, explica Ignacio Taboada, portavoz del telescopio IceCube. ¡°Descubrir estos neutrinos gal¨¢cticos deber¨ªa ser lo m¨¢s f¨¢cil, pero resulta que la V¨ªa L¨¢ctea no produce muchos. Por fin hemos conseguido atraparlos y as¨ª sabemos que en nuestro entorno c¨®smico tambi¨¦n hay objetos capaces de producirlos¡±, destaca Taboada, investigador de origen venezolano que ha trabajado en IceCube desde su construcci¨®n, en 2010. El descubrimiento se publica hoy en la revista Science, referente de la mejor ciencia mundial.

La mole de IceCube se sit¨²a debajo de la base estadounidense Amundsen-Scott del Polo Sur, donde la temperatura media es de 50 grados bajo cero. Durante el invierno ant¨¢rtico, que dura seis meses en los que siempre es de noche, solo dos personas permanecen en la base para mantener IceCube en funcionamiento. Mientras, un equipo de m¨¢s de 300 cient¨ªficos de m¨¢s de 12 pa¨ªses pueden acceder a los datos en tiempo real.

Para el hallazgo de hoy se ha desarrollado una inteligencia artificial que ha analizado un bill¨®n de se?ales de neutrinos captados entre 2011 y 2022, y ha seleccionado los pocos centenares que provienen de la V¨ªa L¨¢ctea. Juan Antonio Aguilar, f¨ªsico de astropart¨ªculas albacete?o que forma parte del equipo de IceCube, detalla que ¡°antes se usaban modelos estad¨ªsticos menos certeros para analizar las se?ales captadas por el telescopio¡±. Las nuevas herramientas basadas en redes neuronales permiten limpiar el ruido producido por otras part¨ªculas y quedarse solo con ¡°las se?ales que llegan de dentro de la galaxia¡±.

La V¨ªa L¨¢ctea tiene forma de espiral aplanada, como una galleta, y las se?ales parecen venir justo del borde. Los datos de IceCube muestran que hay una especie de nube difuminada de neutrinos que se extiende por todo el centro gal¨¢ctico. Adem¨¢s, puede haber una o varias fuentes puntuales de neutrinos. Es posible que una de ellas sea Sagitario A*, un agujero negro con una masa equivalente a cuatro millones de estrellas como el Sol que se agazapa justo en el centro de la galaxia. Tambi¨¦n es posible que haya otros objetos desconocidos que producen rayos c¨®smicos y neutrinos, como un agujero negro que se est¨¢ tragando una estrella cercana.

¡°El hallazgo de IceCube desvela que en nuestra propia galaxia tiene que haber enormes aceleradores de part¨ªculas¡± equiparables a los que antes se hab¨ªan detectado en otras galaxias m¨¢s o menos lejanas, resume Francisco Salesa, cient¨ªfico del Instituto de F¨ªsica Corpuscular, en Valencia. Este mismo mes, el detector de neutrinos Antares, situado bajo el mar Mediterr¨¢neo, en la costa de Tol¨®n (Francia), capt¨® una se?al de neutrinos gal¨¢cticos. ¡°La fiabilidad de esa se?al era de dos sigma, es decir, hab¨ªa una posibilidad entre 100 de que la se?al fuese un error¡±, explica Salesa. ¡°La observaci¨®n de IceCube tiene 4,5 sigma, una posibilidad de error entre 10 millones¡±. Es mucho m¨¢s fiable, pero se queda a las puertas de poder reclamar un descubrimiento, que requiere cinco sigma ¡ªuna posibilidad entre 3,5 millones¡ª.

Ahora comienza una carrera mundial para identificar el origen los neutrinos gal¨¢cticos. IceCube, impulsado principalmente por Estados Unidos, seguir¨¢ funcionando varios a?os y podr¨ªa lograrlo. Pero el hecho de estar en el hemisferio sur hace que el centro de la galaxia le quede justo encima, lo que introduce mucho ruido causado por otras part¨ªculas elementales producidas en la atm¨®sfera, el Sol y otros objetos. Actualmente, se est¨¢ construyendo KM3Net, un nuevo telescopio submarino en el Mediterr¨¢neo con dos sedes, Arca y Orca, situadas cerca de Tol¨®n y Sicilia (Italia). Al estar en el hemisferio norte, la Tierra le servir¨¢ de filtro y te¨®ricamente podr¨¢ afinar mucho mejor el origen de los esquivos neutrinos gal¨¢cticos

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