Detectan una 'partícula fantasma' procedente de una estrella destrozada por un agujero negro

El agujero negro en cuestión, engulló esta estrella en el espacio profundo y arrojó una baja subatómica de alta energía a la Tierra.

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DESY, Science Communication Lab

Una estrella acabó demasiado cerca de un agujero negro; tanto que acabó siendo vaporizada por este y, gracias a este evento, los científicos han conseguido detectar un neutrino de alta energía, conocidos como partículas fantasma, que fue lanzado al espacio durante este momento.

Los llamamos partículas fantasma porque, por el momento, se desconoce su origen. No tienen carga eléctrica, no interactúan con la materia normal, viajan casi a la velocidad de la luz y poseen masas muy pequeñas. De ahí que este hallazgo sea tan importante: nos acerca un poco más a descubrir el momento preciso en el que nacen las partículas más energéticas del universo, los neutrinos cósmicos de alta energía, que sabemos salen del núcleo del Sol en grandes cantidades y en la Tierra podemos crearlos en reactores nucleares y aceleradores de partículas.

El trabajo, que incluyó a investigadores de más de dos docenas de instituciones, incluida la Universidad de Nueva York y el centro de investigación DESY de Alemania, se centró en los neutrinos, partículas subatómicas que se producen en la Tierra solo en potentes aceleradores.

"Se desconoce el origen de los neutrinos cósmicos de alta energía, principalmente porque son notoriamente difíciles de precisar", comenta el astrofísico Sjoert van Velzen de la Universidad de Leiden en los Países Bajos. "Este resultado sería sólo la segunda vez que los neutrinos de alta energía son rastreados hasta su origen".

 

No es fácil detectar la muerte de una estrella a través de un agujero negro. Afortunadamente, es un evento que ya hemos visto en muchas ocasiones: en esencia, una estrella errante se acerca lo suficiente a un agujero negro como para quedar atrapada por su gravedad y la fuerza de marea del agujero negro tira de la estrella con tanta fuerza que sufre espaguetización y esta acaba rompiéndose. Es lo que se conoce en astronomía como evento de disrupción de marea (TDE, tidal disruption event)

 


¿Serían los TDE responsables de producir estas 'partículas fantasma'?

Aquí es donde entra el telescopio de neutrinos situado en la estación Amundsen-Scott del Polo Sur. IceCube. De vez en cuando, un neutrino es capaz de interactuar con el hielo y crear un destello de luz, algo que puede rastrearse. Así, basándose en características como la forma en la que se propaga la luz y cómo de brillante es, los científicos pueden determinar cómo de energético es el neutrino y la dirección de donde proviene.

Al analizar IC191001A, una detección de IceCube ocurrida el 1 de octubre de 2019 con uno de los neutrinos de mayor energía detectados hasta ahora, que se estrelló contra el hielo de la Antártida con una energía de más de 100 teraelectronvoltios, encontraron que solo había un 0,2% de probabilidad de que no estuviera asociado con AT 2019dsg, otro evento anterior observado en la Tierra en abril de 2019 emitido por un agujero negro supermasivo que registró 30 millones de veces la masa del Sol desde unos 750 millones de años luz de distancia.


“Esto sugiere que estos eventos de trituración de estrellas son lo suficientemente poderosos como para acelerar partículas de alta energía”, explican los autores en la revista Nature Astronomy. “Descubrir neutrinos asociados con TDE es un gran avance en la comprensión del origen de los neutrinos astrofísicos de alta energía identificados por el detector IceCube en el Polo Sur cuyas fuentes hasta ahora han sido esquivas. La coincidencia neutrino-TDE también arroja luz sobre un problema de décadas: el origen de los rayos cósmicos de ultra alta energía".


"Sin la detección del evento de interrupción de las mareas, el neutrino sería solo uno de muchos. Y sin el neutrino, la observación del evento de interrupción de las mareas sería solo una de muchas. Solo a través de la combinación podríamos encontrar el acelerador y aprender algo nuevo sobre los procesos internos ", aclara el astrofísico Marek Kowalski de DESY y la Universidad Humboldt en Alemania.

 

Referencia: A tidal disruption event coincident with a high-energy neutrino, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038/s41550-020-01295-8 , www.nature.com/articles/10.1038/s41550-020-01295-8

Sarah Romero

Sarah Romero

Fagocito ciencia ficción en todas sus formas. Fan incondicional de Daneel Olivaw y, cuando puedo, terraformo el planeta rojo o cazo cylons. Hasta que viva en Marte puedes localizarme por aquí.

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