El enigma de los neutrinos de alta energía que llegan a la Tierra

Los neutrinos son partículas elementales eléctricamente neutras, de tres clases más sus antipartículas. Aunque en 1930 ya se comenzó a hablar de su posible existencia, su primera observación experimental se realizó en 1956. Debido a que los neutrinos interactúan muy poco con otras partículas, la materia normal es casi del todo transparente para ellos, y suelen atravesarla sin hallar apenas obstáculos. Por esta razón, se requiere utilizar detectores muy sensibles para captar su paso.

Un gran misterio ha venido rodeando a los neutrinos de alta energía que llegan a la Tierra. No provienen del Sol, sino del cosmos profundo, pero su procedencia exacta y el tipo de fenómenos que los generan han sido desconocidos. Puede que parte de este misterio se haya resuelto a juzgar por las conclusiones a las que se ha llegado en una investigación reciente a cargo del equipo internacional de Alexander Plavin, del Instituto Físico Lebedev adscrito a la Academia Rusa de Ciencias y del Instituto de Física y Tecnología en Moscú (MIPT).

Plavin y sus colegas compararon los datos sobre los neutrinos captados por el IceCube (un enorme detector de neutrinos situado en la Antártida) con datos sobre ciertas ondas electromagnéticas provenientes del cosmos y medidas por radiotelescopios. Los neutrinos cósmicos resultaron estar vinculados a ciertos estallidos generados en los centros de galaxias distantes con mucha y muy energética actividad (denominadas “galaxias activas”), que se cree que albergan agujeros negros supermasivos alimentando lo que se conoce como cuásares. A medida que la materia cae hacia el agujero negro, parte de ella es acelerada y expulsada al espacio, dando lugar a los neutrinos que luego se desplazan por el universo a casi la velocidad de la luz.

Los agujeros negros son concentraciones de masa donde la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar. Debido a ello, los agujeros negros son objetos literalmente oscuros del todo, y no emiten ningún tipo de radiación electromagnética desde su interior. Los agujeros negros ubicados en el centro de galaxias son los más masivos. Se detecta la presencia de agujeros negros por los efectos que causan en su entorno.

El telescopio ruso RATAN-600 está ayudando a averiguar el origen de los neutrinos cósmicos. (Imagen: Daria Sokol / MIPT Press Office)

Los cuásares son fuentes de radiación en el centro de algunas galaxias. Están formados por un enorme agujero negro que consume la materia que flota en un disco a su alrededor. Esta actividad del agujero negro calienta la materia que se arremolina a su alrededor y hace que se expulsen chorros extremadamente potentes de gas ultracaliente.

Además, Plavin y sus colegas tienen la hipótesis de que los neutrinos de alta energía son expulsados durante estallidos de ondas de radio. Para probar esta idea, los físicos estudiaron datos reunidos por el radiotelescopio ruso RATAN-600 en el norte del Cáucaso. La hipótesis ha resultado ser altamente plausible a pesar de la suposición común de que los neutrinos de alta energía se originan junto con los rayos gamma. (Fuente: NCYT Amazings)