El investigador del IFIC Francisco Salesa Greus, junto a otros miembros de la colaboración HAWC, han detectadofotones de muy alta energía procedentes de una fuente galáctica que podría ser la candidata a producir rayos cósmicos. La detección de neutrinos a través de telescopios como KM3NeT o IceCube confirmaría el estudio. Este hallazgo se ha publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters.
HAWC es un observatorio de rayos gamma situado en México que permite recopilar información sobre los fenómenos más violentos que acontecen en el universo. Los rayos gamma se producen en fenómenos astrofísicos muy energéticos, como explosiones de supernovas o núcleos de galaxias activas y están constituidos por fotones de alta energía que cuando entran en contacto con la atmósfera terrestre son absorbidos, dificultando así su observación.
El análisis, liderado por Salesa –investigador del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, UV-CSIC)- muestra la detección de fotones de alta energía procedentes de una fuente galáctica, HAWC J1825-134, cuyo espectro continúa de manera ininterrumpida hasta niveles de al menos 200TeV, lo que implicaría que esta emisión debería haber sido creada por rayos cósmicos todavía más potentes, del orden del petaelectronvoltio (PeV), mostrando así un posible origen de estos. De hecho, hay más de 200 fuentes de rayos gamma que emiten a energías de teraelectronvoltios (TeV); pero fuentes que emitan a más de 100TeV hay menos de una decena confirmadas.
Según este estudio, los rayos gamma observados por HAWC serían el resultado de la interacción de rayos cósmicos de más alta energía con las moléculas de una zona de alta densidad de materia, una nube molecular.
El resultado de estar ante una de las fuentes de rayos cósmicos más potentes hasta ahora descubierta, podría ser confirmado con la detección de neutrinos procedentes de HAWC J1825-134 mediante telescopios de neutrinos como KM3NeT o IceCube. Esta fuente destaca por estar en una posición idónea para ser observada por el futuro KM3NeT.
“Los resultados de las observaciones de HAWC J1825-134 hacen de esta fuente una clara candidata a emitir neutrinos de alta energía”, comenta Francisco Salesa. Con un telescopio del volumen de detección de KM3NeT se espera poder observar esta fuente durante el periodo de operación del detector. “HAWC J1825-134 cuenta con la ventaja de estar situada en el hemisferio sur celeste, que es la parte del cielo donde KM3NeT tiene mayor sensibilidad”, añade Salesa.
Telescopios KM3NeT y IceCube
KM3NeT ubicado en el fondo del mar Mediterráneo y IceCube, situado en el polo sur, son detectores de neutrinos, las partículas subatómicas sin carga eléctrica más pequeñas hasta ahora conocidas. Respecto a esta investigación, ambos telescopios trabajarán para confirmar los resultados obtenidos por HAWC, en el caso de que se observe la esperada emisión de neutrinos como producto de la interacción de rayos cósmicos de alta energía con la materia y radiación en la fuente de producción.
El detector KM3NeT, en el que el IFIC participa de manera activa, está actualmente en construcción y cuenta ya con varias líneas de detección operativas. KM3NeT se espera que esté completamente operativo en los próximos años.
Francisco Salesa, Investigador Distinguido del programa GenT de Conselleria d'Innovació, Universitats, Ciència i Societat Digital de la Generalitat Valenciana, centra principalmente su trabajo en la Astronomía Multimensajero, que tiene como objetivo el estudio de los fenómenos astrofísicos observados por diferentes detectores de astropartículas en coincidencia espacial y/o temporal. Así, incluso con poca estadística se puede afirmar de manera fehaciente que estos sucesos se produjeron en la misma fuente cósmica y extraer importante información sobre la naturaleza de los aceleradores más energéticos del universo.
Referencia:
Evidence of 200 TeV Photons from HAWC J1825-134. A. Albert, R. Alfaro, C. Alvarez, J. R. Angeles Camacho, J. C. Arteaga-Velázquez, K. P. Arunbabu, D. Avila Rojas, H. A. Ayala Solares, V. Baghmanyan, E. Belmont-Moreno et alii .
The Astrophysical Journal Letters, Volume 907, Number 2
https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd77b
https://arxiv.org/abs/1910.09065