noviembre 26, 2022

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El análisis de neutrinos de IceCube vincula una posible fuente galáctica de rayos cósmicos

Zoom / Representación artística de una fuente de neutrinos cósmicos que brilla sobre el Observatorio IceCube en la Antártida. Debajo del hielo hay detectores ópticos que captan señales de neutrinos.

Cubo de hielo / NSF

Desde que el físico francés Pierre Auger propuso en 1939 quien – cual rayos cósmicos Deben transportar enormes cantidades de energía, y los científicos se han preguntado qué podría producir estos poderosos grupos de protones y neutrones que llueven sobre la atmósfera de la Tierra. Un posible medio de identificar tales fuentes es deshacer los caminos que toman los neutrinos cósmicos de alta energía en su camino a la Tierra, ya que surgen de los rayos cósmicos que chocan con la materia o la radiación, lo que da como resultado partículas que luego se descomponen en neutrinos y rayos gamma.

científicos con cubo de hielo El Observatorio Antártico de Neutrinos ahora ha analizado una década de estos descubrimientos de neutrinos y encontró evidencia de que una galaxia activa llamada Más desordenado 77 (también conocido como Squid Galaxy) es un fuerte candidato para un único emisor de neutrinos de alta energía, según un nuevo papel Publicado en la revista Science. Lleva a los astrofísicos un paso más cerca de resolver el misterio del origen de los rayos cósmicos de alta energía.

“Esta observación representa el comienzo de la capacidad de hacer astronomía de neutrinos”, dijo Janet Conrad, miembro de IceCube del MIT. APS Física. “Hemos luchado durante mucho tiempo para ver fuentes potenciales de neutrinos cósmicos de gran interés y ahora hemos visto una. Hemos roto una barrera”.

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como tal Avísanos antesY el neutrinos Viaja cerca de la velocidad de la luz. El poema de John Updike de 1959, “chica cósmica“elogia las dos características más definitorias de los neutrinos: no tienen carga, y durante décadas, los físicos pensaron que no tenían masa (en realidad tienen muy poca masa). Los neutrinos son las partículas subatómicas más abundantes en el universo, pero rara vez interactúan con cualquier tipo de material. Estamos constantemente bombardeados cada segundo por millones de estas diminutas partículas, pero pasan a través de nosotros sin que nos demos cuenta. Es por eso que Isaac Asimov las llamó “partículas fantasma”.

Cuando los neutrinos interactúan con partículas en el claro hielo antártico, producen partículas secundarias que dejan un rastro de luz azul a medida que viajan a través del detector IceCube.
Zoom / Cuando los neutrinos interactúan con partículas en el claro hielo antártico, producen partículas secundarias que dejan un rastro de luz azul a medida que viajan a través del detector IceCube.

nicole r Fuller, IceCube/NSF

Esta baja velocidad de reacción hace que los neutrinos Es muy dificil de detectar, pero debido a que es tan ligero, puede escapar sin impedimentos (y por lo tanto en gran medida sin alteraciones) al chocar con otras partículas de materia. Esto significa que podrían proporcionar pistas valiosas a los astrónomos sobre sistemas distantes, reforzadas por lo que se puede aprender con telescopios en todo el espectro electromagnético, así como por ondas gravitacionales. Juntas, estas diversas fuentes de información se han denominado astronomía de “Múltiples Mensajeros”.

La mayoría de los cazadores de neutrinos entierran sus experimentos en las profundidades de la tierra, y es mejor cancelar las interferencias fuertes de otras fuentes. En el caso del IceCube, la colaboración presenta conjuntos de sensores ópticos del tamaño de una pelota de baloncesto enterrados en las profundidades del hielo de la Antártida. En las raras ocasiones en que un neutrino transitorio interactúa con el núcleo de un átomo en el hielo, la colisión produce partículas cargadas que emiten luz ultravioleta y fotones azules. Estos son capturados por sensores.

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Por lo tanto, IceCube está bien posicionado para ayudar a los científicos a avanzar en su conocimiento sobre el origen de los rayos cósmicos de alta energía. Como Natalie Wolcoffer convincentemente Explicado en Quanta En 2021:

Un rayo cósmico es solo un núcleo atómico: un protón o un grupo de protones y neutrones. Sin embargo, los raros rayos cósmicos conocidos como “rayos cósmicos de ultraenergía” tienen tanta energía como las pelotas de tenis servidas profesionalmente. Son millones de veces más energéticos que los protones que orbitan alrededor del túnel circular del Gran Colisionador de Hadrones en Europa al 99,9999991% de la velocidad de la luz. De hecho, el rayo cósmico más energético jamás descubierto, denominado partícula “oh, Dios mío”, golpeó el cielo en 1991 al 99,9999999999999999999951 por ciento de la velocidad de la luz, dándole la energía de una bola de boliche que cayó desde la altura de los hombros hasta la altura de los pies. .

Pero, ¿dónde se originan esos rayos cósmicos tan poderosos? Una de las posibilidades fuertes Núcleos Galácticos Activos (AGNs), que se encuentran en medio de algunas galaxias. Su energía se origina en los agujeros negros supermasivos del centro de la galaxia y/o en la rotación del agujero negro.