El IFIC lidera la búsqueda de neutrinos cósmicos utilizando dos telescopios en la Antártida y el Mediterráneo

Nuevo paso adelante en la ‘astronomía multimensajero’, una nueva orientación de la disciplina que mejora la comprensión del universo. Dos de los principales ‘telescopios’ del mundo buscan neutrinos de origen astrofísico, que contienen valiosa información sobre las cercanías de agujeros negros y supernovas, entre otros fenómenos extremos. Liderado por Giulia Illuminati, investigadora del IFIC (España), el estudio ha sido publicado en The Astrophysical Journal.

Se trata de un estudio conjunto de los experimentos IceCube y ANTARES para buscar neutrinos de origen astrofísico. Dos de los principales ‘telescopios’ del mundo buscan este tipo de partículas elementales que contienen valiosa información de los lugares del cosmos donde se producen, como son las cercanías de agujeros negros o las supernovas. El estudio está liderado por Giulia Illuminati, investigadora predoctoral del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, Universitat de València-CSIC), centro de investigación que lidera la participación española en ANTARES y su sucesor, KM3NeT.

La astronomía ya no observa el universo sólo mediante el espectro electromagnético (luz, infrarrojos u ondas de radio). Los avances en la física y la tecnología permiten utilizar otras fuentes como los neutrinos. Este tipo de partícula elemental es un mensajero fiel que contiene valiosa información de los lugares donde se producen, fenómenos extremos del universo como supernovas o agujeros negros. Por sus peculiares características (no tienen carga eléctrica y apenas tienen masa), los neutrinos viajan directamente hasta nosotros desde su origen, por lo que son una herramienta muy útil para identificar dónde se producen estos sucesos.

Sin embargo, sus propiedades también los hacen muy difíciles de detectar. Para ello, los experimentos que los buscan utilizan grandes volúmenes de materia, esperando que uno de estos neutrinos de origen astrofísico interaccione dejando una señal en sus detectores. Uno de ellos es IceCube, que despliega más de 5.000 detectores ópticos en un kilómetro cúbico de hielo de la Antártida. Otro es ANTARES, que tiene cerca de 1.000 detectores en el fondo del mar Mediterráneo, junto a la costa francesa.

(Foto: IFIC)

Ambos llevan más de una década tomando datos. IceCube fue el primer experimento capaz de detectar neutrinos de muy alta energía, cuyo origen estaba fuera de nuestro sistema solar. Sin embargo, el origen de la mayoría de los neutrinos astrofísicos observados por IceCube sigue siendo desconocido, lo que motiva estudios adicionales.

Aquí es donde cobra importancia el trabajo realizado por Giulia Illuminati en el grupo de ANTARES-KM3NeT del Instituto de Física Corpuscular. La investigadora ha liderado hasta cinco análisis que combinan datos de IceCube y ANTARES para buscar el origen de los neutrinos astrofísicos. “La razón para hacer esto es que los dos telescopios se complementan gracias a sus diferentes características, en particular el mayor volumen de IceCube y la vista privilegiada del cielo del Hemisferio Sur que proporciona ANTARES”, explica Illuminati.

Aunque los análisis no encontraron ninguna emisión significativa de neutrinos procedente de los lugares explorados, han servido para demostrar el potencial que supone realizar búsquedas conjuntas con ambos experimentos para alcanzar descubrimientos futuros. “Para descubrir una fuente de neutrinos en el área del centro galáctico sólo necesitaríamos observar la mitad del flujo de neutrinos en comparación con lo que cada experimento debe observar por separado”, asegura la investigadora del IFIC. Esto supone duplicar la sensibilidad de ambos experimentos de forma conjunta. Con la puesta en marcha de KM3NeT, que desplegará más de 10.000 sensores en varios sitios del Mediterráneo y cuyas primeras líneas se han instalado y están tomando datos, y la próxima mejora de IceCube, el potencial de los análisis conjuntos parece claro. (Fuente: IFIC)