Los investigadores esperan usar neutrinos para encontrar las fuentes de radiación cósmica. Nuevos algoritmos de Bochum facilitan la búsqueda y han descartado algunas posibles fuentes.
Desde 2009, un equipo internacional de investigación utiliza el detector de neutrinos IceCube, en el Polo Sur, para buscar la fuente de radiación cósmica. Nuevos algoritmos desarrollados por el grupo de la profesora Anna Franckowiak, con sede en Bochum, aumentan la probabilidad de descubrimiento.
Con estos algoritmos, la energía y la dirección de las partículas medidas por IceCube se pueden determinar en tiempo real, lo que permite a telescopios de todo el mundo buscar el origen de las partículas. El equipo también utiliza los nuevos algoritmos para reevaluar datos archivados y recientemente tuvo que rechazar varias posibles fuentes de rayos cósmicos.
Esta investigación ha dado lugar a tres publicaciones: una en The Astrophysical Journal y dos artículos en el servidor de preimpresiones de arXiv.
La radiación cósmica bombardea continuamente la Tierra en forma de diversas partículas, como electrones, protones y neutrinos, cuyo origen se desconoce. Los neutrinos pueden penetrar el espacio y la materia a grandes distancias sin interactuar. Esto los convierte en candidatos ideales para la búsqueda de fuentes de radiación cósmica, ya que recorren una trayectoria prácticamente directa desde su origen hasta la Tierra. Allí, IceCube puede detectarlos.
Determinación rápida y precisa de las trayectorias de los neutrinos
El algoritmo del equipo de Anna Franckowiak para analizar las trayectorias de los neutrinos funciona con rapidez y precisión. «Necesitamos 30 segundos para calcular la energía y la dirección de un neutrino y difundir la información de inmediato a nivel mundial», explica Franckowiak, directora del Grupo de Investigación en Astronomía de Longitudes de Onda Múltiples y Mensajeros Múltiples. También es miembro del Centro de Investigación Colaborativa «Materia Cósmica en Interacción», coordinado en Bochum.
El equipo utiliza entonces un algoritmo más lento para refinar el primer resultado instantáneo y actualizar la información original del neutrino. El cálculo de la trayectoria es ahora de cuatro a cinco veces más preciso que con los métodos anteriores.
Telescopios de todo el mundo utilizan las alertas de neutrinos para explorar la región del cielo de donde provino el neutrino en busca de objetos particularmente ricos en energía que pudieran haber emitido la partícula. «Estos objetos celestes podrían iluminarse solo brevemente, por lo que es crucial que nuestro sistema funcione en tiempo real», afirma Franckowiak.
Sigue sin fuentes
Una vez encontrada una posible fuente del neutrino, se reanudan los cálculos. «Luego, determinamos la probabilidad de que, al mirar en la dirección de donde provino el neutrino, veamos iluminarse un objeto celeste que no tenga nada que ver con él», explica Franckowiak.
Los investigadores habían considerado los eventos de disrupción de marea como emisores de neutrinos. «Estos ocurren cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro inactivo que no absorbe materia, sino que la estira debido a su fuerte gravedad. El lado de la estrella que mira hacia el agujero negro es atraído más que el otro, lo que puede desgarrarla», explica el físico.
A lo largo de los años, IceCube había descubierto tres eventos de neutrinos que podrían atribuirse a eventos de disrupción de marea. Sin embargo, «tras mejorar nuestro algoritmo de reconstrucción de trayectorias, analizamos los eventos de nuevo y las trayectorias de los neutrinos no coinciden con las posiciones donde ocurrieron los eventos de disrupción de marea», afirma Franckowiak.
Con información de The Astrophysical Journal
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