Astrofísico tapatío participa en detección de origen de neutrinos

En septiembre de 2017, un objeto minúsculo, casi imperceptible, atravesó la Tierra sin que miles de millones de personas lo notaran. En contraste, las alertas de los astrofísicos no dejaron de sonar, mientras los observatorios del mundo buscaban detectar el origen de donde procedía esa astropartícula.

Con ayuda de datos obtenidos de observatorios como IceCube, el astrofísico tapatío Juan Carlos Díaz Vélez colaboró en una investigación para detectar la fuente de emisión de neutrinos provenientes de objetos celestes, un descubrimiento que aporta a la astronomía internacional y que puede ser útil para elaborar mapas espaciales con mayor precisión.

Los neutrinos son astropartículas emitidas de cuerpos de energía crecientes en el espacio, como agujeros negros o galaxias en colisión. También conocidas como “partículas fantasma”, estas viajan millones de años luz y caen en la Tierra junto con otros rayos cósmicos, como los rayos gamma; sin embargo, los neutrinos son los más difíciles de detectar, asegura el astrofísico.

Díaz Vélez, doctor en ciencias físico matemáticas por el Centro Universitario de Los Valles (CUValles) de la Universidad de Guadalajara (UdeG), relata que además de la información obtenida en el hemisferio sur con IceCube en la Antártida, también usó datos del observatorio HAWC, localizado en sierras poblanas, en el hemisferio norte, para así elaborar una investigación detallada de cómo se percibían los rayos cósmicos en ambos hemisferios.

El científico explica que los neutrinos pueden atravesar la Tierra, mientras que los rayos cósmicos no, por lo que se trabajó en crear métodos automáticos para detectar y alertar de la presencia de neutrinos en ambos hemisferios. El investigador detalla que la información sobre la energía, orientación y el posible origen de estas astropartículas ha sido determinada a partir de simulaciones.

También agrega que los rayos cósmicos continuamente caen a la Tierra; sin embargo, los rayos cósmicos presentan una carga eléctrica que al atravesar campos magnéticos distorsionan su dirección de origen, mientras que los neutrinos tienen una carga neutra que no es afectada por campos magnéticos y no se altera la dirección de la que vienen.

“Se hizo un estudio con tres años de datos, en estos se detectaron 28 neutrinos de alta energía y se publicó en la revista Science; después, el estudio fue actualizándose y logramos ver alrededor de 10 neutrinos de ese tipo por año. Es mucho si lo comparamos con una emisión normal de rayos cósmicos que es de tres mil por segundo”.

La ruta que trazan las “partículas fantasma”

El 22 de septiembre de 2017, el detector de neutrinos IceCube emitió un mensaje que alertaba sobre la caída de una astropartícula en la Tierra. Menos de un minuto después los observatorios eran notificados para buscar la dirección de la que provenía el neutrino: un objeto celeste cerca del Brazo de Orión, a cuatro mil millones de años luz de nuestro planeta.

El origen de esta partícula fue el blazar TXS 0506 + 056, una galaxia con un agujero negro que constantemente emite un flujo de rayos cósmicos, rayos gamma y neutrinos. Aunque ya se tenía conocimiento de que el Sol también produce estas astropartículas, esta vez se observó la posición de otro cuerpo celeste a través de neutrinos más potentes.

“Una vez que confirmamos que podemos encontrar estas fuentes con base en los neutrinos, los observatorios van a poder detectar fuentes de neutrinos y rayos cósmicos para conocer dónde está el origen de estas partículas”.

Díaz Vélez asegura que su participación en este descubrimiento quedó plasmada en la publicación de los resultados en la revista Science y representa un logro académico para su alma mater: la UdeG y el CUValles —campus universitario donde cursó su doctorado—, pues no se enfocó en esta investigación como parte de su posgrado, sino como una actividad alterna a  sus obligaciones escolares.

El logro del tapatío se une a otros descubrimientos científicos de la UdeG que han sido publicados en la misma revista, en ramas varias como biología, genética o arqueología; sin embargo, es la primera ocasión en que un centro regional universitario, descentralizado de la capital, participa en la investigación de un suceso internacional de astrofísica.

Diferentes opciones para observar el cielo

El científico jalisciense sostiene que esta opción para ubicar cuerpos celestes se suma a otros métodos de observación, que pueden involucrar luz, rayos X o radio, lo que abre una panorama para utilizar estas técnicas en conjunto y definir con más claridad el posicionamiento de los astros en el universo.

La detección de neutrinos es un método que puede explotarse como una opción más en la astronomía. El doctor Díaz Vélez considera que este procedimiento puede apoyarse en otros para mejorar y ampliar el espectro de observación, en lo que se denomina como astronomía de multimensajero.

“Tenemos una nueva forma distinta que no involucra el espectro electromagnético, sino que utiliza partículas subatómicas para hacer observaciones. Esto es solo el comienzo, a partir de aquí se va a generar más astrofísica que nos ayudará a entender cómo funciona el universo desde otro punto de vista”.

El doctor Juan Carlos Día Vélez asegura que el siguiente paso es elaborar mejores mapas espaciales utilizando los neutrinos, y con ello se tendrá mayor certeza para conocer el estado de los cuerpos celestes en el universo.

Fuente: CONACYT.