Crédito de la imagen: UW-Madison
Un nuevo telescopio alojado en el hielo de la Antártida ha completado el primer mapa del cielo de neutrinos de alta energía. En realidad, mira hacia abajo, a través de toda la Tierra para ver el cielo del Norte en busca de neutrinos, que se mueven a gran velocidad y atraviesan casi toda la materia sin obstáculos. AMANDA II ha descubierto neutrinos con 100 veces la energía de cualquier producido en experimentos de laboratorio en la Tierra.
Un nuevo telescopio que usa la capa de hielo antártico como su ventana al cosmos ha producido el primer mapa del cielo de neutrinos de alta energía.
El mapa, presentado hoy para los astrónomos aquí (15 de julio) en una reunión de la Unión Astronómica Internacional, ofrece a los astrónomos su primer vistazo tentador de neutrinos de muy alta energía, partículas fantasmales que se cree que emanan de algunos de los eventos más violentos en el universo: agujeros negros estrepitosos, estallidos de rayos gamma y los núcleos violentos de galaxias distantes.
"Estos son los primeros datos con un telescopio de neutrinos con potencial de descubrimiento realista", dice Francis Halzen, profesor de física de la Universidad de Wisconsin-Madison, sobre el mapa compilado con AMANDA II, un telescopio único construido con soporte. de la National Science Foundation (NSF) y compuesto por conjuntos de detectores de recolección de luz enterrados en hielo a 1,5 kilómetros debajo del Polo Sur. "Hasta la fecha, esta es la forma más sensible de mirar el cielo de neutrinos de alta energía", dice.
La capacidad de detectar neutrinos de alta energía y rastrearlos hasta sus puntos de origen sigue siendo una de las misiones más importantes de la astrofísica moderna.
Debido a que los neutrinos cósmicos son invisibles, no tienen carga y casi no tienen masa, son casi imposibles de detectar. A diferencia de los fotones, las partículas que forman la luz visible y otros tipos de radiación, los neutrinos pueden pasar sin obstáculos a través de planetas, estrellas, los vastos campos magnéticos del espacio interestelar e incluso galaxias enteras. Esa calidad, que los hace muy difíciles de detectar, también es su mayor activo porque la información que albergan sobre eventos cosmológicamente distantes y de otra manera inobservables permanece intacta.
El mapa producido por AMANDA II es preliminar, enfatiza Halzen, y representa solo un año de datos recopilados por el telescopio de hielo. Utilizando dos años más de datos ya recolectados con AMANDA II, Halzen y sus colegas definirán a continuación la estructura del mapa del cielo y clasificarán las señales potenciales de las fluctuaciones estadísticas en el mapa actual para confirmarlas o refutarlas.
La importancia del mapa, según Halzen, es que demuestra que el detector funciona. "Establece el rendimiento de la tecnología", dice, "y muestra que hemos alcanzado la misma sensibilidad que los telescopios utilizados para detectar los rayos gamma en la misma región de alta energía" del espectro electromagnético. Se esperan señales aproximadamente iguales de los objetos que aceleran los rayos cósmicos, cuyos orígenes siguen siendo desconocidos casi un siglo después de su descubrimiento.
Hundido profundamente en el hielo antártico, el telescopio AMANDA II (matriz de detectores de neón y muones antárticos) está diseñado para mirar no hacia arriba, sino hacia abajo, a través de la Tierra hacia el cielo en el hemisferio norte. El telescopio consta de 677 módulos ópticos de vidrio, cada uno del tamaño de una bola de boliche, dispuestos en 19 cables colocados en el hielo con la ayuda de taladros de agua caliente a alta presión. La matriz transforma un cilindro de hielo de 500 metros de altura y 120 metros de diámetro en un detector de partículas.
Los módulos de vidrio funcionan como bombillas en reversa. Detectan y capturan tenues y fugaces rayos de luz creados cuando, en ocasiones, los neutrinos chocan contra átomos de hielo dentro o cerca del detector. Los restos subatómicos crean muones, otra especie de partícula subatómica que, convenientemente, deja una estela efímera de luz azul en el hielo antártico profundo. El rayo de luz coincide con el camino del neutrino y vuelve a su punto de origen.
Debido a que proporciona la primera visión del cielo de neutrinos de alta energía, el mapa será de gran interés para los astrónomos porque, dice Halzen, "todavía no tenemos idea de cómo se aceleran los rayos cósmicos o de dónde provienen".
El hecho de que AMANDA II haya identificado neutrinos hasta cien veces la energía de las partículas producidas por los aceleradores terrestres más potentes aumenta la posibilidad de que algunos de los eventos más enérgicos puedan iniciar algunos de ellos en sus largos viajes. en el cosmos La capacidad de detectar rutinariamente neutrinos de alta energía proporcionará a los astrónomos no solo una lente para estudiar fenómenos tan extraños como los agujeros negros en colisión, sino también un medio para obtener acceso directo a información no editada de eventos que ocurrieron cientos de millones o miles de millones de años luz. lejos y hace eones.
"Este mapa podría contener la primera evidencia de un acelerador cósmico", dice Halzen. "Pero no estamos allí todavía."
La búsqueda de fuentes de neutrinos cósmicos recibirá un impulso a medida que el telescopio AMANDA II aumente de tamaño a medida que se agreguen nuevas cadenas de detectores. Los planes requieren que el telescopio crezca hasta un kilómetro cúbico de hielo instrumentado. El nuevo telescopio, que se conocerá como IceCube, hará que la búsqueda de fuentes de neutrinos cósmicos en los cielos sea muy eficiente.
"Seremos sensibles a las predicciones teóricas más pesimistas", dice Halzen. “Recuerde, estamos buscando fuentes, e incluso si descubrimos algo ahora, nuestra sensibilidad es tal que veríamos, en el mejor de los casos, del orden de 10 neutrinos al año. Eso no es lo suficientemente bueno."
Fuente original: Comunicado de prensa de WISC
