Una partícula de alta energía, que se cree fue enviada hacia nosotros por un agujero negro supermasivo hace cientos de millones de años, colisionó con la Tierra y ofreció a los astrónomos una rara visión de los los agujeros negros.
Los agujeros negros supermasivos son gigantes que se esconden en los centros de las galaxias. Su fuerza gravitacional es tan fuerte que si una estrella desafortunada se acerca demasiado a él, se hará pedazos.
Los astrónomos llaman a esto un evento de disrupción de marea. Luego, el agujero negro se traga los restos de la estrella, emitiendo luz temporalmente, ya que el agujero negro está lleno de energía.
Recientemente, un equipo de astrónomos fue testigo de una catástrofe cósmica de este tipo.
El 9 de abril de 2019, la instalación transitoria de Zwicky (ZTF) en el Observatorio Palomar en el condado de San Diego, California, detectó la luz emitida en un evento de disrupción de marea.
Este evento, denominado AT2019dsg, ocurrió en una galaxia conocida como 2MASX J20570298+1412165, que se encuentra a más de 690 millones de años luz de la Tierra, en la constelación de Delphinus.
Lo que hizo más significativo este evento fue que los astrónomos encontraron más tarde una «partícula fantasma», o neutrino, que venía de la misma dirección.
El 1 de octubre de 2019, el Observatorio de Neutrinos IceCube en la Antártida, detectó un neutrino de muy alta energía llamado IC191001A. Resultó que el neutrino procedía de una dirección muy cercana a la de AT2019dsg.
«IC191001A se estrelló contra el hielo antártico con una energía notable de más de 100 teraelectronvoltios», dijo la coautora, la profesora Anna Franckowiak, investigadora de la Universidad de Bochum, en un comunicado.
«A modo de comparación, eso es al menos diez veces la energía máxima de partículas que se puede lograr en el acelerador de partículas más poderoso del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones en el laboratorio europeo de física de partículas CERN cerca de Ginebra».
Los neutrinos están en todas partes y fácilmente superan en número a todos los átomos del universo, pero son muy pequeños y apenas interactúan con nada, lo que los hace extremadamente difíciles de detectar. Se llaman partículas fantasma porque pueden pasar desapercibidas a través de objetos sólidos.
«Este es el primer neutrino vinculado a un evento de disrupción de marea, y nos brinda evidencia valiosa», dijo el coautor principal Robert Stein, un Ph.D. estudiante del Sincrotrón Electrónico Alemán (DESY) y de la Universidad Humboldt.
«Se desconoce el origen de los neutrinos cósmicos de alta energía, principalmente porque son notoriamente difíciles de precisar», dijo el coautor principal, el Dr. Sjoert van Velzen, investigador de la Universidad de Nueva York, en un comunicado. «Nuestro resultado sería solo la segunda vez que los neutrinos de alta energía se rastrean hasta su fuente».
“Los eventos de disrupción de marea son fenómenos increíblemente raros, que solo ocurren una vez cada 10,000 a 100,000 años en una gran galaxia como la nuestra. Los astrónomos solo han observado unas pocas docenas en este punto ”, dijo el investigador principal de Swift, S. Bradley Cenko, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, en un comunicado. «Las mediciones de longitud de onda múltiple de cada evento nos ayudan a aprender más sobre ellos como clase, por lo que AT2019dsg fue de gran interés incluso sin una detección inicial de neutrinos».
Dado que la detección de neutrinos se produjo meses después del evento de disrupción de marea, generó dudas sobre si las dos detecciones estaban realmente relacionadas.
Estas dudas provocaron una campaña de múltiples longitudes de onda utilizando una variedad de instrumentos como telescopios de radio, ópticos y de rayos X, incluido el telescopio espacial de rayos X Swift de la NASA, para tratar de comprender la conexión entre el evento de disrupción de marea y el neutrino de muy alta energía.
Las observaciones indicaron que el evento de disrupción de marea fue un acelerador de partículas natural.
«Las observaciones combinadas demuestran el poder de la astronomía de múltiples mensajeros», dijo el coautor Marek Kowalski, Director de Astronomía de Neutrinos en DESY y Profesor de la Universidad Humboldt en Berlín. “Sin la detección del evento de disrupción de marea, el neutrino sería solo uno de muchos. Y sin el neutrino, la observación del evento de disrupción de marea sería solo una de muchas. Únicamente a través de la combinación podríamos encontrar el acelerador y aprender algo nuevo sobre los procesos internos».
AT2019dsg es uno de los pocos eventos conocidos de disrupción de marea que emite rayos X. Los científicos creen que los rayos X provienen de la parte interna del disco de acreción o de chorros de plasma relativistas.
El equipo de investigación no vio evidencia clara de chorros de AT2019dsg y, en cambio, sugirió que un enfriamiento rápido en el disco podría explicar la emisión de rayos X.
Sin embargo, no todo el mundo está de acuerdo con esta idea. Otro argumento es que la emisión provino de un chorro que fue rápidamente oscurecido por una nube de escombros. Hasta ahora, no está claro qué escenario es el correcto.
Un video del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA muestra cómo podría haber sido el evento de disrupción de marea.
“Es posible que aquí solo estemos viendo la punta del iceberg,” dijo el profesor Francis Halzen, investigador de la Universidad de Wisconsin-Madison e investigador principal de IceCube, que no participó directamente en el estudio. «En el futuro, esperamos encontrar muchas más asociaciones entre los neutrinos de alta energía y sus fuentes».
El descubrimiento fue publicado en dos artículos en la revista Nature Astronomy.
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