Hace aproximadamente 700 millones de años, una diminuta partícula subatómica nació en una galaxia distante y distante y comenzó su viaje a través de las vastas extensiones de nuestro universo. Este neutrino finalmente alcanzó el polo sur de la Tierra en octubre pasado, lanzando detectores enterrados profundamente bajo el hielo antártico. Hace unos meses, un telescopio en California registró un resplandor brillante causado por la fricción de la misma galaxia distante, evidencia de la llamadaSe produjo una perturbación de las mareas(TDE), probablemente el resultado de una estrella destrozada por un agujero negro supermasivo.
Según dos nuevos artículos (Aquí Y el Aquí(Publicado en Nature Astronomy, que el neutrino solitario probablemente nace de TDE, que actúa como un acelerador de partículas en una escala cósmica cerca del centro de la galaxia distante, liberando partículas subatómicas de alta energía a medida que el material estelar es consumido por un agujero negro .) El descubrimiento también arroja luz sobre el origen de los rayos cósmicos de energía ultra alta, una pregunta que ha desconcertado a los astrónomos durante décadas.
«Se desconoce el origen de los neutrinos cósmicos de alta energía, principalmente porque son difíciles de determinar». Dicho coautor Sjoert van Velzen, Investigador postdoctoral de la Universidad de Nueva York en el momento del descubrimiento. Este resultado será solo la segunda vez que los neutrinos de alta energía han regresado a su fuente.
Neutrinos Viajando a una velocidad muy cercana a la velocidad de la luz. El poema de John Updike de 1959,Chica cósmicaElogia las dos características más específicas de los neutrinos: no tienen carga y durante décadas los físicos creyeron que no tenían masa (en realidad tenían una masa muy pequeña). Los neutrinos son las partículas subatómicas más abundantes del universo, pero rara vez interactúan con cualquier Un tipo de material. Somos bombardeados constantemente cada segundo por millones de estas diminutas partículas, sin embargo, pasan directamente a través de nosotros sin que nos demos cuenta. Por eso Isaac Asimov las llamó «partículas fantasma».
Esta baja velocidad de reacción hace que los neutrinos sean extremadamente difíciles de detectar, pero debido a que son tan livianos, pueden escapar sin obstáculos (y por lo tanto prácticamente sin cambios) al chocar con otras partículas de materia. Esto significa que puede proporcionar pistas valiosas a los astrónomos sobre sistemas distantes, aumentando lo que se puede aprender con telescopios en todo el espectro electromagnético, así como con ondas gravitacionales. En conjunto, estas diversas fuentes de información se han denominado astronomía de «mensajeros múltiples».
La mayoría de los neutrinos que llegan a la Tierra provienen de nuestro sol, pero de vez en cuando, los detectores de neutrinos detectan este raro neutrino que explota desde más lejos. Tal es el caso de este último descubrimiento: un neutrino inició su viaje en una galaxia distante pero sin nombre en la constelación Delphinus, nacida de los dolores de la muerte de una estrella desgarrada.
DESY, Laboratorio de Comunicación Científica
Me gusta Hemos sido informados Anteriormente, era un error común pensar que los agujeros negros se comportan Como una aspiradora cósmica, Absorben con avidez cualquier sustancia en su entorno. De hecho, solo los objetos más allá del horizonte de eventos, incluida la luz, son tragados y no pueden escapar, aunque los agujeros negros también comen desordenados. Esto significa que una parte de la materia corporal está siendo expulsada en un potente chorro. Si este objeto es una estrella, entonces el proceso de ser triturado (o «triturado») por las fuertes fuerzas gravitacionales del agujero negro ocurre fuera del horizonte de eventos, y parte de la masa original de la estrella es expulsada violentamente hacia afuera. Que, a su vez, podría tomar forma Material de anillo giratorio (Aka Disco de acumulación) Acerca de un agujero negro que emite rayos X fuertes y luz visible.
La perturbación de las mareas describe las grandes fuerzas que surgen cuando un objeto pequeño pasa muy cerca de un objeto mucho más grande, como una estrella que se desvía cerca de un agujero negro supermasivo. «La fuerza de la gravedad se hace cada vez más fuerte cuanto más te acercas a algo. Esto significa que la atracción gravitacional de un agujero negro está tirando del lado más cercano de la estrella con más fuerza que el lado lejano de la estrella, lo que resulta en una expansión efecto,» El coautor Robert Stein dijo Desde DESY En Alemania. «A medida que la estrella se acerca, esta expansión se vuelve más intensa. En última instancia, la estrella se desgarra y luego lo llamamos un evento de perturbación de las mareas. Es el mismo proceso que conduce a una marea oceánica en la Tierra, pero afortunadamente para nosotros, la luna no lo hace». t. » Tire con suficiente fuerza para destrozar el suelo «.
Es probable que los TDE sean muy comunes en nuestro mundo, aunque hasta ahora se han descubierto muy pocos de ellos. Por ejemplo, en 2018, los astrónomos anunciaron Primera foto directa De las repercusiones de una estrella destrozada por un agujero negro 20 millones de veces más grande que nuestro sol, en un par de galaxias en colisión llamadas Arp 299, a 150 millones de años luz de la Tierra. Y el otoño pasado, los astrónomos registrado Los últimos dolores de muerte de una estrella Siendo triturado Por un agujero negro supermasivo, el descubrimiento fue publicado en Astronomía natural.
La erupción del último TDE fue detectada por primera vez el 9 de abril de 2019 por Instalación de tránsito de Zwicky (ZTF) en el Observatorio Mount Palomar en California, que ha monitoreado más de 30 eventos de este tipo desde que entró en funcionamiento en 2018. Casi cinco meses después, el 1 de octubre de 2019, cubo de hielo El Observatorio de Neutrinos Antárticos registró la señal de un neutrino de alta energía que se originó en la misma dirección que el TDE. ¿Qué tan activa era ella? La coautora Anna Frankoviak de DESY vinculó la energía a más de 100 voltios terraelectrones (TEV), 10 veces la energía máxima de las partículas subatómicas que podrían producirla. Gran Colisionador de Hadrones.
Cubitos de hielo / NSF
La probabilidad de detectar este único neutrino de alta energía era solo de 1 en 500. «Este es el primer neutrino asociado con un evento de perturbación de las mareas y nos proporciona pistas valiosas». Stein dijo. «Los eventos de perturbación 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. El análisis combinado de datos de radiotelescopios y telescopios ópticos y rayos ultravioleta nos da más evidencia de que TDE actúa como un acelerador de partículas gigante «.
Es otro ejemplo de todos los nuevos conocimientos que se obtendrán al combinar múltiples fuentes de datos para obtener diferentes perspectivas sobre el mismo evento celeste. «Las observaciones combinadas muestran el poder de la astronomía de múltiples mensajeros», Dijo el coautor Marek Kowalski De la Universidad DESY y la Universidad Humboldt de Berlín. Sin detectar el evento de turbulencia de marea, el neutrino sería solo uno de muchos. Sin el neutrino, observar el evento de turbulencia de marea sería solo uno de muchos. Solo sumando juntos podemos encontrar el acelerador y aprender algo nuevo sobre los procesos internos. «
Para el futuro, «Es posible que aquí solo veamos la punta del iceberg. En el futuro, esperaríamos encontrar muchas conexiones entre los neutrinos de alta energía y sus fuentes». Francis Halzen dijo De la Universidad de Wisconsin-Madison, que no participó directamente en el estudio. «Se está construyendo una nueva generación de telescopios que proporcionará una mayor sensibilidad a los TDE y otras posibles fuentes de neutrinos. Aún más importante es la extensión planificada del detector de neutrinos IceCube, que aumentará el número de descubrimientos de neutrinos cósmicos al menos diez veces».
DOI: Astronomía de la naturaleza, 2021. 10.1038 / s41550-020-01295-8
DOI: Astronomía de la naturaleza, 2021. 10.1038 / s41550-021-01305-3 (Acerca de los DOI).
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