La Tierra está sometida a un bombardeo constante de unas partículas muy energéticas. Son los neutrinos, conocidos a veces como ‘partículas fantasma’, pues hasta hace poco se pensaba que nos atravesaban sin más. Atraviesan a la Tierra y a quienes la habitamos sin que nos afecte, aunque a cuatro centenares de personas de ciencia, este viernes les ha tenido que recorrer un cosquilleo en lo más hondo de sus entrañas, tras tener en sus manos la revista Science.
El equipo internacional del proyecto IceCube lleva años encontrando indicios de que estos neutrinos –predichos por Einstein– no son tan fantasmas. En 2013 vieron dos, que bautizaron como Epi y Blas. En 2017-18 fueron más allá y consiguieron cazar algunos de un lejano blázar en un enorme cubo de hielo de la Antártida, donde dejaron unas estelas de luz, como flechas. Fueron los primeros neutrinos procedentes de otra galaxia que se quedaron atrapados en el telescopio antártico IceCube, procedentes de la zona de Orión.
Ahora, este mismo IceCube ha conseguido atrapar otro puñado de neutrinos procedentes de nuestra propia galaxia. No tendría nada de particular, pues son las partículas más abundantes del cosmos, junto con la luz… si no fuera porque, siendo como son tan energéticos, capaces de viajar a millones de años luz de distancia, tienen que provenir de objetos tremendos, cataclismos o fuentes de energía impresionantes. Y de eso no hay tanto en nuestra Vía Láctea, considerada más bien un ‘desierto’, en este sentido. Por eso se deduce que dentro de nuestra propia galaxia hay cuerpos aún desconocidos. Y, sí. Capaces de producir eventos energéticos como pocos.
“Lo intrigante es que, a diferencia del caso de la luz (visible o no), en los neutrinos el universo eclipsa las fuentes cercanas en nuestra propia galaxia”, ha explicado Francis Halzen (Universidad de Wisconsin-Madison, EE.UU. e investigador principal en IceCube) en la presentación de los datos.
Carlos Pobes, investigador del grupo Q-MAD en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), estuvo en el IceCube entre 2011 y 2012. Él asimila a este observatorio con una enorme máquina para radiografiar la Tierra. Sólo que en vez de usar rayos X, usa neutrinos. Reconoce que IceCube “ha vuelto a sorprendernos, como en 2017, en este caso, usando inteligentemente sus datos para proporcionar un nuevo descubrimiento”. En verdad, podemos usar los neutrinos para entender el interior de nuestro planeta, pues lo atraviesa sin apenas interactuar con nada. Pero también para ver al cosmos con otros ojos. Nuevos instrumentos.
Mientras que los neutrinos primordiales se crearon durante el Big Bang, parte de estas esquivas partículas se producen de forma habitual mediante reacciones nucleares en el cosmos, como en el Sol. Pero los que tienen más energía nos llegan de fuera.
Estos van de la mano de los llamados rayos cósmicos. En esta ocasión IceCube ha observado varios cientos de neutrinos bastante ‘cercanos’: alrededor de 25.000 años luz. Que no hayamos tenido noticia de ellos hasta ahora puede significar varias cosas, una de ellas, que no hay mucho objeto que puede producirlo en la Vía Láctea, lo cual tiene sentido. Creemos tener razonablemente bien fichada a nuestra galaxia. Pero claramente hay algo que se nos escapa.
Un descubrimiento de la mano de la inteligencia artificial
“Ver nuestra galaxia con neutrinos es algo con lo que soñamos, pero que parecía estar fuera del alcance de nuestro proyecto durante muchos años“, añade Chad Finley, profesor de la Universidad de Estocolmo y uno de los miembros del equipo de IceCube que trabajó de cerca en el proyecto. De algún modo, cree Finley, no están diciendo que hay ciertos objetos más o menos cercanos que no conocemos aún y que emiten estos neutrinos.
El logro, publicado este jueves en Science, es resultado “de la revolución en el aprendizaje automático, de la inteligencia artificial, que nos permite explorar datos mucho más profundamente que antes”, precisa el investigador sueco. Algo que, desde España, corrobora Pobes (que no ha participado en este hallazgo concreto): “Han logrado ampliar más de 20 veces la cantidad de candidatos a neutrinos provenientes del plano galáctico”. Digamos que la inteligencia artificial ha hecho un cribado de las detecciones, quedándose con las que, según ciertos patrones, más cuadraban con la idea de neutrino.
Por su ubicación, IceCube es más sensible al cielo del hemisferio norte que al del sur, pese a estar en la Antártida. El sur terrestre está más cerca del centro de la Vía Láctea y en este hemisferio se han centrado esta vez. El gran reto para IceCube y su inteligencia artificial es distinguir lo que es un neutrino superenergético, que viene de lejos, de otro cercano, más convencional y menos interesante: el que viene de nuestra propia atmósfera.
Para el científico, por comparar, sería como cuando tratamos de ver estrellas en el cielo contaminado de las ciudades. O distinguir una señal extraterrestre de una emisora de radio de la Tierra. “La principal contribución sigue siendo la atmosférica, pero se confirma la necesidad de incluir neutrinos procedentes de nuestra galaxia para poder explicar los datos, un resultado totalmente novedoso y de gran relevancia”.
¿Qué misteriosos objetos nos están desvelando los neutrinos?
¿Hay algo oculto en nuestra galaxia? ¿Lo hubo, pero se apagó, dejándonos una tenue estela? Las observaciones de rayos gamma muestran brillos que vienen el interior del plano galáctico. Para el miembro de IceCube y profesor Ignacio Taboada (Instituto Tecnológico de Georgia, EE.UU.) “hay un exceso de estas partículas de altas energías que apuntan aproximadamente en la dirección del plano de la galaxia, y especialmente hacia el centro de la Vía Láctea”.
Para Taboada, ‘nuestros’ neutrinos pueden venir de fuentes puntuales no fichadas, como una estrella de neutrinos –aclara–. Aunque todo se complica, teniendo en cuenta que los rayos cósmicos no son precisamente fantasmagóricos. Chocan con con gas o polvo estelar y producen nuevos neutrinos.
“Una implicación es que nuestra galaxia no ha albergado el tipo de fuentes que produjeron la mayor parte de los neutrinos de alta energía durante los últimos millones de años”, dice Fang. Hablamos de los últimos millones de años –en términos cósmicos, algo así como ‘últimamente’– porque es el tiempo en que nuestro propio agujero negro, Sagitario A*, está tranquilo. Como si de un volcán se tratase, cesó la actividad de su chorro.
“Los avances tecnológicos permiten avances significativos en la ciencia”, dice Denise Caldwell, directora de la División de Física de la NSF. “Las capacidades proporcionadas por el detector IceCube altamente sensible, junto con las nuevas herramientas de análisis de datos, nos han dado una visión completamente nueva de nuestra galaxia, una que solo se había insinuado antes”, ha explicado la doctora en la presentación.
Esta detección corresponde a lo que se conoce como emisión difusa: neutrinos procedentes de la desintegración de rayos cósmicos. ¿De dónde vienen esos rayos, de qué objetos? A esto no puede responder el estudio, ni establecer cuál de los modelos establecidos está operando en la Vía Láctea.
La cosmóloga Guadalupe Cañas-Herrera, que trabaja en el proyecto del telescopio Euclid de la ESA, valora este tipo de descubrimientos en su conjunto. A su modo de ver, hallazgos como los de los neutrinos o la última remesa de ondas gravitacionales suponen acercarnos a lo que hay ahí fuera con otra mirada, más allá de lo que nos permite habitualmente ‘ver’ las cosas: la radiación electromagnética (la luz visible, la infrarroja, las microondas, los rayos X…).
Complementan las observaciones de telescopios terrestres y espaciales y nos adentran en una nueva era para la astronomía. Nos queda, eso sí, el reto de encontrar más neutrinos para la “astronomía de multimensajeros”, que nos permitan conocer mejor los confines del cosmos y el pasado más antiguo, como lo hace la radiación de fondo de microondas, el retrato más primordial de nuestro universo, cuyos ecos aún se manifiestan en estas pequeñísimas ondas.
Actualmente, se está construyendo otro observatorio bajo las aguas del Mediterráneo, el KM3Net, con la participación del Instituto de Física Corpuscular (CSIC-UV). Con dos patas, una cerca de Sicilia y otra cerca de Tolón (Italia), será el primero en el hemisferio norte. Eso servirá para alejarse del ruido que pudiera introducir nuestro centro galáctico y complementar los datos de IceCube u otros sensores, en la caza de neutrinos.
