«Captan la primera imagen de una ‘partícula fantasma’ de la Vía Láctea» | lista diaria

Los científicos han revelado una imagen única y diferente de la Vía Láctea al determinar el origen galáctico de miles de neutrinos, «partículas fantasma» invisibles que existen en gran número pero que normalmente cruzan la Tierra sin ser detectados, según publica la revista ‘Science’.

La imagen de la Vía Láctea basada en neutrinos es la primera de su tipo y es un retrato galáctico hecho con partículas de materia en lugar de energía electromagnética.

Desde la luz visible de las estrellas hasta las ondas de radio, la Vía Láctea se ha observado durante mucho tiempo a través de las diversas frecuencias de radiación electromagnética que emite. Ahora, el avance ha sido posible gracias a la colaboración de investigadores que utilizan el Observatorio de Neutrinos IceCube en la Estación del Polo Sur Amundsen-Scott de la NSF en la Antártida.

El enorme observatorio detecta señales sutiles de neutrinos de alta energía desde el espacio utilizando miles de sensores en red enterrados en lo profundo de un kilómetro cúbico de hielo transparente y prístino.

«En este punto de la historia de la humanidad, somos los primeros en ver nuestra galaxia de una forma diferente a la luz»explica Naoko Kurahashi Neilson, física de la Universidad de Drexel, refiriéndose al momento en que ella y dos doctorandos, Steve Sclafani, de Drexel (Estados Unidos), y Mirco Hünnefeld, de la Universidad Técnica de Dortmund (Alemania), examinaron por primera vez cronometrar la imagen.

Kurahashi Neilson propuso el innovador análisis computacional utilizado para generar la imagen y recibió fondos para llevar a cabo su idea a través de una subvención del programa de Desarrollo Profesional Temprano de la Facultad de la NSF.

«Como suele ser el caso, los avances tecnológicos hacen posibles grandes avances científicos –dice Denise Caldwell, directora de la División de Física de la NSF. Las posibilidades que ofrece el detector IceCube de alta sensibilidad, junto con las nuevas herramientas de análisis de datos, nos han brindado una visión completamente nueva de nuestra galaxia, que hasta ahora solo ha sido insinuada».

«A medida que estas capacidades continúan refinándose, podemos esperar que esta imagen surja con una resolución cada vez mayor, lo que podría revelar características ocultas de nuestra galaxia nunca antes vistas por la humanidad», agrega.

«Lo intrigante es que, a diferencia de la luz de cualquier longitud de onda, en los neutrinos el universo eclipsa las fuentes cercanas en nuestra propia galaxia».dice Francis Halzen, físico de la Universidad de Wisconsin-Madison e investigador principal de IceCube.

Más allá del desafío de detectar los escurridizos neutrinos y distinguirlos de otros tipos de partículas interestelares, está el objetivo aún más ambicioso de determinar su procedencia. Cuando los neutrinos interactúan con el hielo debajo de IceCube, esos raros encuentros producen tenues patrones de luz que IceCube puede detectar.

Algunos patrones de luz son altamente direccionales y apuntan claramente a un área específica del cielo, lo que permite a los investigadores determinar la fuente de los neutrinos. Estas interacciones fueron la base para el descubrimiento en 2022 de neutrinos de otra galaxia a 47 millones de años luz de distancia.

Otras interacciones son mucho menos direccionales y producen «bolas de luz en cascada» en el hielo transparente, explica Kurahashi Neilson. Sus colegas de IceCube Collaboration Sclafani y Hünnefeld desarrollaron un algoritmo de aprendizaje automático que comparó la posición relativa, el tamaño y la energía de más de 60 000 cascadas de luz generadas por neutrinos registradas por IceCube durante 10 años.

Los tres investigadores pasaron más de dos años probando y verificando meticulosamente su algoritmo con datos artificiales que simulaban detecciones de neutrinos.

Cuando finalmente introdujeron los datos reales proporcionados por IceCube en el algoritmo, el resultado fue una imagen que mostraba puntos brillantes correspondientes a lugares en la Vía Láctea sospechosos de emitir neutrinos. Estos eran lugares donde se pensaba que los rayos gamma observados eran subproductos de colisiones entre rayos cósmicos y gas interestelar, que teóricamente también deberían producir neutrinos.

«Ahora se ha medido un neutrino homólogo, lo que confirma lo que sabemos sobre nuestra galaxia y las fuentes de rayos cósmicos», subraya Sclafani.

Durante muchas décadas, los científicos han revelado innumerables descubrimientos astronómicos al expandir los métodos utilizados para observar el universo. Los avances que alguna vez fueron revolucionarios, como la radioastronomía y la astronomía infrarroja, se han unido a una nueva clase de técnicas de observación que utilizan fenómenos como las ondas gravitacionales y ahora los neutrinos.

Kurahashi Neilson dice que la imagen de la Vía Láctea basada en neutrinos es otro paso en ese linaje de descubrimiento. Predice que la astronomía de neutrinos se perfeccionará como los métodos anteriores, hasta que también pueda revelar aspectos del universo hasta ahora desconocidos.