2 de Marzo de 2021
Astronomía

Un neutrino procedente de un cataclismo cósmico

Asocian un neutrino ultrarrápido detectado en el Polo Sur con un evento disruptivo de marea (la destrucción de una estrella por parte de un agujero negro) ocurrido hace 700 millones de años.

Se cree que el neutrino detectado proviene un evento disruptivo de marea (la destrucción de una estrella por un agujero negro). El fenómeno brilló intensamente en diversas longitudes de onda y produjo chorros de partículas energéticas, una de las cuales ha llegado hasta la Tierra. [DESY, Science Communication Lab]

Los astrónomos han detectado un neutrino que seguramente fue catapultado en dirección a la Tierra por un agujero supermasivo de una galaxia distante, hará unos 700 millones de años. Hace ya tiempo que registrar en la Tierra esas escurridizas partículas procedentes del espacio ha dejado de ser algo extraordinario, pero rastrearlas para saber cuándo, dónde y cómo se crearon aún constituye un enorme reto. Un equipo internacional dirigido por Robert Stein, del centro de investigación DESY de Hamburgo, ha notificado el reciente golpe de suerte en la revista Nature Astronomy.

El neutrino fue detectado por los sensores de luz del observatorio IceCube, situado en el Polo Sur, el 1 de octubre de 2019. La partícula de alta energía llegó a toda velocidad y chocó por casualidad con un átomo del detector, delatando de esta manera su presencia.

Desde su puesta en marcha, IceCube ha detectado más de un centenar de neutrinos de alta energía que no proceden de nuestro sistema solar, sino de las profundidades del espacio. Tras realizar una detección, los científicos usan los datos medidos para determinar la energía y la dirección en que llegó el neutrino. Con una gran dosis de suerte, podrían determinar su lugar de procedencia en una galaxia lejana o incluso un acontecimiento celeste posiblemente relacionado con el origen de la partícula.

En este caso, el rastro apuntaba a la constelación del Delfín, en concreto al centro de una galaxia denominada 2MASX J20570298+1412165. Esa galaxia ya había llamado la atención de los astrónomos en abril de 2019, seis meses antes de que el neutrino impactara en el Polo Sur: la cámara del Instrumento para Fenómenos Transitorios Zwicky (ZTF), en el Observatorio de Monte Palomar, observó un cambio inusual en su brillo, que finalmente se atribuyó a lo que se conoce como un «evento disruptivo de marea».

Estos cataclismos se producen cuando una estrella se acerca a un agujero negro supermasivo y este la destruye: las enormes fuerzas de marea estiran la estrella cada vez más, hasta despedazarla y arrojar al espacio parte de su material. El resto se acumula en un disco de acreción que orbita alrededor del agujero negro y va siendo devorado por él. En el proceso, el disco se calienta y emite radiación que podemos detectar desde la Tierra.

Evento disruptivo de marea: A medida que una estrella se acerca a un agujero negro, las enormes fuerzas de marea la estiran cada vez más hasta destrozarla. Una parte de los escombros de la estrella son arrojados al espacio, mientras que el resto forma un disco de acreción que rota alrededor del agujero y del que salen dos potentes chorros de materia (hacia arriba y hacia abajo). Este sistema actúa como un acelerador de partículas natural, y los científicos han detectado uno de los neutrinos que impulsó hacia la Tierra. [DESY, Laboratorio de Comunicación Científica]

Los astrónomos han estudiado el evento de la constelación del Delfín con toda una batería de instrumentos, con los que han detectado radiación electromagnética de alta energía en una amplia gama de longitudes de onda. Eso les ha permitido estudiar en detalle el evento y estimar que el enorme agujero negro podría tener una masa de 30 millones de soles.

Mientras, los responsables del Instrumento para Fenómenos Transitorios Zwicky aseguran que es el segundo evento disruptivo de marea más brillante de los más de 30 que han identificado desde que comenzaron sus observaciones en 2018. De acuerdo con el artículo recién publicado, la probabilidad de detectar el neutrino y un evento disruptivo de marea compatible y así de brillante que, sin embargo, no guardara relación con la partícula es de tan solo el 0,2%.

En entornos tan turbulentos como los de los eventos disruptivos de marea, donde las partículas chocan muy rápidamente entre sí, se producen neutrinos de manera habitual y a veces son arrojados al espacio con enormes energías, junto a todo tipo de radiación ordinaria. Eso es lo que ocurre también en los blázares, agujeros negros situados en el centro de las galaxias que engullen grandes cantidades de material y emiten un chorro de partículas que apunta directamente a la Tierra. En 2018, los astrofísicos de IceCube detectaron neutrinos procedentes de uno de estos objetos, denominado TXS 0506+056. Ese blázar, la supernova 1987A y el Sol eran las tres únicas tres fuentes de neutrinos astrofísicos que se habían identificado hasta la fecha.

Jan Osterkamp 

Referencias: «A tidal disruption event coincident with a high-energy neutrino», Robert Stein et al. en Nature Astronomy, 22 de febrero de 2021.

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