Los científicos han revelado una imagen singularmente distinta de la Vía Láctea al determinar el origen galáctico de miles de neutrinos, “partículas fantasma” invisibles que existen en grandes cantidades, pero que normalmente atraviesan la Tierra sin ser detectadas, según publican en la revista Science.
La imagen de la Vía Láctea basada en neutrinos es la primera de este tipo y constituye un retrato galáctico realizado con partículas de materia en lugar de energía electromagnética.
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El estudio
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 distintas 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 de la Estación Amundsen-Scott del Polo Sur de la NSF, en la Antártida.
El inmenso observatorio detecta las sutiles señales de neutrinos de alta energía procedentes del espacio utilizando miles de sensores conectados en red y enterrados en las profundidades de un kilómetro cúbico de hielo transparente y prístino.
“A estas alturas de la historia de la humanidad, somos los primeros en ver nuestra galaxia de otra forma que no sea la luz”, explica Naoko Kurahashi Neilson, física de la Universidad de Drexel.
Kurahashi Neilson propuso el innovador análisis computacional utilizado para generar la imagen y recibió financiación para llevar a cabo su idea a través de una beca del programa Faculty Early Career Development de la NSF.
Más allá del desafío de detectar los neutrinos, tan esquivos, 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 bajo IceCube, esos raros encuentros producen débiles patrones de luz que IceCube puede detectar.
Algunos patrones de luz son muy direccionales y apuntan claramente a una zona concreta del cielo, lo que permite a los investigadores determinar la fuente de los neutrinos.
Estas interacciones fueron la base del descubrimiento en 2022 de neutrinos procedentes de otra galaxia a 47 millones de años luz.
Otras interacciones son mucho menos direccionales y producen “bolas de luz en cascada” en el hielo transparente, explica Kurahashi Neilson.
Sus compañeros de la Colaboración IceCube, Sclafani y Hünnefeld, desarrollaron un algoritmo de aprendizaje automático que comparaba la posición relativa, el tamaño y la energía de más de 60 mil cascadas de luz generadas por neutrinos y registradas por IceCube a lo largo de 10 años.
Los tres investigadores pasaron más de dos años probando y verificando meticulosamente su algoritmo con datos artificiales que simulaban detecciones de neutrinos.
El mapa de neutrinos Cuando finalmente introdujeron en el algoritmo los datos reales proporcionados por IceCube, el resultado fue una imagen que mostraba puntos brillantes correspondientes a lugares de la Vía Láctea sospechosos de emitir neutrinos.
Se trataba de lugares en los que 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, confirmando así lo que sabemos sobre nuestra galaxia y las fuentes de rayos cósmicos”, subraya Sclafani.
A lo largo de muchas décadas, los científicos han revelado innumerables descubrimientos astronómicos ampliando los métodos utilizados para observar el universo.
A avances antaño revolucionarios como la radioastronomía y la astronomía infrarroja se ha unido una nueva clase de técnicas de observación que utilizan fenómenos como las ondas gravitacionales y, ahora, los neutrinos.
