Després de l'anunci de la detecció de la primera ona gravitacional per les col·laboracions LIGO i VIRGO l'11 de febrer, els científics es proposen ara cercar neutrins procedents de la col·lisió que va provocar aquesta ona gravitacional a setembre de 2015. Per a determinar amb exactitud el lloc on es va produir l’esdeveniment, LIGO col·laborarà amb els telescopis de neutrins IceCube i Antares, projecte internacional, aquest últim, la participació espanyola del qual està liderada per l’IFIC.
La detecció d'ones gravitacionals és l'esdeveniment científic de l'any. Aquesta fita va ser realitzada per l'experiment LIGO, que el 14 de setembre de 2015 va registrar una ona gravitacional produïda per la col·lisió de dos forats negres a 1.300 milions d'anys llum. No obstant açò, per a determinar exactament el punt del cosmos on es va produir aquesta col·lisió, LIGO necessita més informació. La via tradicional és mitjançant la xarxa de telescopis òptics que col·labora amb LIGO. Però també es pot estudiar el cel utilitzant no llum, sinó neutrins. És el que fan els telescopis IceCube (a l'Antàrtida) i ANTARES (al Mediterrani), que ara publiquen els primers resultats de la cerca conjunta de neutrins procedents del xoc l'ona gravitacional del qual va detectar LIGO. A ANTARES té una important participació l'Institut de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV).
L'avantatge d'observar l'univers amb neutrins és que aquesta partícula elemental, que a penes té massa i no té càrrega elèctrica, viatja directament fins a nosaltres des que es produeix sense quasi interactuar amb la resta de matèria. Conté doncs informació de primera mà del succés que l'ha originat, igual que les ones gravitacionals que ara LIGO ha demostrat que es poden detectar. Es tracta de dues noves maneres d'estudiar el cosmos, que complementen les observacions astronòmiques basades en la llum.
IceCube i ANTARES són pioners en l'observació del cosmos mitjançant neutrins, coneguts como la ‘partícula fantasma’ per la seua dificultat per a detectar-la. Tots dos utilitzen grans quantitats de matèria (el gel del Polo Sud o l'aigua del Mediterrani) confiant que un d'aquests neutrins arribarà a interactuar. Quan açò ocorre es produeix una llum Cherenkov que poden detectar els sensors. IceCube ho va aconseguir en 2013, detectant neutrins l'origen dels quals estava més enllà del nostre Sistema Solar i les energies dels quals superaven en molt a les produïdes en acceleradors de partícules com el LHC. Les fonts d'aquests neutrins són successos violents de l'Univers com ara supernoves o col·lisions de forats negres.
Després de l'anunci de la detecció de la primera ona gravitacional per les col·laboracions LIGO i VIRGO l'11 de febrer, es publica un estudi conjunt amb IceCube i ANTARES per a cercar neutrins procedents de la col·lisió que va provocar aquesta ona gravitacional. El succés, denominat GW150914, es va produir a més d'1.300 milions d'anys llum, quan dos forats negres amb una massa 30 vegades major que la del Sol van xocar convertint una part d'aqueixa massa en un ‘plec’ de l'espai-temps com predeia la teoria de la relativitat general d'Einstein, i que es coneix com a ‘ona gravitacional’.
No obstant açò, LIGO (dos detectors situats a més de 2.000 quilòmetres de distància entre si als Estats Units, capaces de detectar aquests minúsculs canvis de l'ordre d'una deumil·lèsima part del diàmetre d'un protó), no pot determinar amb exactitud el lloc on es va produir aquest esdeveniment, per la qual cosa necessita una xarxa de col·laboradors, tant telescopis òptics com els dos telescopis de neutrins citats. Quan LIGO alerta d'aquesta detecció, els telescopis apunten a la regió del cel assenyalada per a detectar altres restes de la col·lisió. IceCube i ANTARES no han d’‘apuntar’ els seus telescopis, ja que observen tot el cel contínuament. El que intenten és cercar neutrins simultanis a l'ona gravitacional de l'esdeveniment GW150914. L'anàlisi de LIGO només pot fitar l'origen d'aquesta ona en uns 600 graus quadrats (el cel té uns 40.000 graus quadrats), mentre que la precisió d’ANTARES o IceCube és d'un grau quadrat. No obstant açò, com publiquen les tres col·laboracions, no es va detectar un nombre de successos per sobre de l'esperat.
Per a Juan de Déu Zornoza, membre les col·laboracions ANTARES i KM3NeT, "els telescopis de neutrins i els detectors d'ones gravitacionals comparteixen l'estatus de 'nouvinguts' en el descobriment de senyals còsmics més enllà dels tradicionals fotons i rajos còsmics. A més, com es descriu en l'article publicat per LIGO/Virgo, ANTARES i IceCube, aquestes noves finestres no solament complementen els missatgers clàssics, sinó que es complementen entre elles. Els telescopis de neutrins observen tot el cel contínuament i amb bona resolució angular, la qual cosa pot ajudar a localitzar l'origen d'aquest esdeveniment i entendre millor el fenomen. Encara que no s'haja observat dita correlació en aquest cas, açò és només el principi i esperem noves ones gravitacionals per a estudiar”.
Tant en ANTARES com en el seu successor, KM3NeT, l'Institut de Física Corpuscular lidera la participació espanyola. El grup de recerca ANTARES-KM3NeT de l’IFIC ha dissenyat elements crucials en l'electrònica dels mòduls amb els sensors òptics (desplegats en línies submergides a més de 3.000 metres) i en el sistema de calibratge temporal (que reconstrueix la trajectòria dels neutrins). Els físics de l’IFIC treballen també en la identificació de les fonts de neutrins i en la seua utilització com a cerca indirecta de matèria fosca, que forma una quarta part de l'univers però encara no ha sigut detectada.
Més informació:
http://antares.in2p3.fr/News/index.html
https://icecube.wisc.edu/news/view/398
“High-energy Neutrino follow-up search of Gravitational Wave Event GW150914 with ANTARES and IceCube”
https://dcc.ligo.org/public/0123/P1500271/013/GW150914_neutrino.pdf
Data d'actualització: 19 de de febrer de 2016 12:00.
Llista de notícies
