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Los científicos han descubierto un acelerador de partículas cósmico gigante

Los neutrinos ofrecen una visión inusual del mecanismo generalmente oculto de la aceleración de partículas en los objetos astrofísicos. IceCube Collaboration reveló recientemente la posible relación de un neutrino de alta energía con un resplandor del chorro relativo de una galaxia activa dirigida hacia la Tierra.

Recientemente los académicos están en ICRAR El regreso del neutrino a un “evento de perturbación de las mareas” (TDE). El equipo informa que estos desastres cósmicos incomprensibles podrían ser potentes aceleradores de partículas naturales.

Una partícula subatómica, llamada neutrino, fue empujada hacia la Tierra después de que la estrella estrictamente controlada se acercara al agujero negro supermasivo en el centro de su galaxia de origen y fuera desgarrada por la enorme gravedad del agujero negro.

Este estudio ayuda a los científicos a comprender el poder de explorar el universo utilizando un grupo de diferentes “mensajeros” como fotones (partículas de luz) y neutrinos, también conocida como astronomía de múltiples mensajeros.

El coautor Marek Kowalski, jefe de astronomía de neutrinos en DESY y profesor de la Universidad Humboldt en Berlín, dijo: Las observaciones recopiladas muestran el poder de la astronomía de múltiples mensajeros. Sin detectar el evento de turbulencia de las mareas, un neutrino sería solo uno de muchos. Sin el neutrino, observar un evento de turbulencia de marea sería solo uno de muchos. Sólo mediante la fusión podemos encontrar el acelerador y aprender algo nuevo sobre los procesos que contiene “.

El neutrino rastreado por los científicos viajaba 700 millones de años desde la distante galaxia sin nombre en la constelación de Dolphin (Dolphin) para finalmente llegar al detector de neutrinos IceCube en la Antártida. Según los científicos, el agujero negro supermasivo que lanzó este neutrino debería ser tan masivo como 30 millones de soles.

En esta representación técnica, basada en una foto real del Laboratorio IceCube en la Antártida, una fuente distante emite neutrinos detectados debajo del hielo por los sensores IceCube, llamados DOM. Crédito: IceCube / NSF

El autor principal, Robert Stein, científico de DESY, dijo: “La fuerza de la gravedad se vuelve cada vez más fuerte cuanto más te acercas a algo. Esto significa que la gravedad de un agujero negro tira del lado más cercano de la estrella con más fuerza que el lado lejano de la estrella, lo que conduce al efecto de expansión . Esta diferencia se llama fuerza de marea, y cuando la estrella se acerca, esta expansión se convierte en “Al final, la estrella se desgarra, luego lo llamamos un evento de turbulencia de marea. Es el mismo proceso que conduce a las mareas oceánicas en la Tierra, pero Afortunadamente para nosotros, la luna no está tirando con la fuerza suficiente para destrozar la Tierra.

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El 1 de octubre de 2019, el detector de neutrinos IceCube en el Polo Sur registró un neutrino hiperactivo en la dirección del evento de perturbación de las mareas. Los neutrinos muy ligeros no interactúan con nada, pasan desapercibidos no solo a través de paredes sino planetas enteros o estrellas, A menudo denominadas partículas fantasma.

Los científicos notan, “Incluso la búsqueda de un neutrino de alta energía es ciertamente una nota notable. El descubrimiento provocó más observaciones del evento utilizando muchas herramientas en todo el espectro electromagnético, desde ondas de radio hasta rayos X”.

James Miller, profesor de ICRAR-Curtin, dijo: “No todos los eventos de turbulencia de las mareas parecen producir flujos tan energéticos. Por lo tanto, la detección por radio de este evento proporcionó evidencia significativa de que probablemente fue la fuente del neutrino”.

El autor principal, Robert Stein, explica esto “Este es el primer neutrino asociado con un evento de perturbación de las mareas y nos proporciona pistas valiosas. Los eventos de turbulencia de las mareas no se comprenden bien. El descubrimiento del neutrino indica la presencia de un potente motor central cerca del disco de acreción, que expulsa partículas rápidas . Además, el análisis combinado de datos de radiotelescopios. Y la radiación óptica y ultravioleta nos da evidencia adicional de que el TDE actúa como un acelerador de partículas gigante “.

Francis Halzen, profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison e investigador principal de IceCube, que no participó directamente en el estudio, Ella dijoY el “Podríamos ver la punta del iceberg aquí. En el futuro, esperaríamos encontrar muchas correlaciones de alta energía”. Neutrinos Y sus fuentes. Se construirá una nueva generación de telescopios que proporcionará una mayor sensibilidad a los TDE y otras posibles fuentes de neutrinos. Más importante es la extensión planificada del detector de neutrinos IceCube, que aumentaría el número de descubrimientos de neutrinos cósmicos en al menos diez veces.

El profesor Miller Jones dijo: “Es maravilloso que la experiencia de radioastronomía de los astrónomos australianos haya sido fundamental para descubrir estos nuevos conocimientos sobre el universo de alta energía. El enorme salto en la sensibilidad proporcionado por la matriz de kilómetros cuadrados permitirá realizar estudios detallados de más de estos eventos catastróficos. llevar a cabo. Esto proporcionará importantes conocimientos nuevos. En las obras agujeros negros. “

El Observatorio de Neutrinos IceCube es una instalación de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Que opera en la Estación Antártica Amundsen Scott en el marco del Programa Antártico de EE. UU. Además de IceCube y ZTF, los dispositivos son la Máquina de distribución de energía espectral (SEDM), el Telescopio Hill Palomar de 200 pulgadas (P200), el Telescopio Liverpool (LT), el Observatorio Nell Gerells Swift de la NASA, el Telescopio Lowell Discovery, el Telescopio del observatorio Shin Lek, el Telescopio Keck , La misión de rayos X Multi-Mirror de la ESA (XMM-Newton) y Karl G. se presentaron para el estudio.

Referencia de la revista:
  1. Robert Stein, Sigurt van Velzen, Marek Kowalski, et al. Un evento de perturbación de las mareas coincide con un neutrino de alta energía. Astronomía natural, 2021, DOI: 10.1038 / s41550-020-01295-8