Cuando los agujeros negros chocan, también producen neutrinos

Desde que los astrónomos detectaron por primera vez neutrinos de ultra alta energía provenientes de direcciones aleatorias en el espacio, no han podido averiguar qué los genera. Pero una nueva hipótesis sugiere una fuente poco probable: fusiones de agujeros negros.

Los neutrinos son partículas extremadamente fantasmales. el puerto no carga eléctrica y rara vez interactúan con la materia normal a través de la fuerza nuclear débil. Trillones de neutrinos atraviesan cada centímetro cuadrado de tu cuerpo cada segundo. Así que se necesitan observatorios realmente enormes para capturarlos.

El más grande de todos es el Observatorio de Neutrinos IceCube, que es una serie de detectores hundidos en la capa de hielo de la Antártida en el Polo Sur. De vez en cuando, un neutrino golpea una molécula de hielo de agua y provoca un destello de luz que el observatorio puede detectar.

Si bien IceCube ha visto numerosos eventos a lo largo de los años, algunos se destacan. Algunos neutrinos son extremadamente energéticos, tan energéticos que es difícil imaginar escenarios plausibles que puedan generarlos.

En el otro extremo del espectro, quizás los objetos más poderosos del universo son agujeros negros. Su intensa gravedad puede destruir estrellas e incluso impulsar la formación de chorros que pueden lanzar decenas de miles de años luz al espacio.

Entonces, una nueva investigación, publicada en el servidor de preimpresión arXiv, sugiere que los agujeros negros pueden ser responsables de los neutrinos de mayor energía. Sin embargo, esto no puede funcionar con agujeros negros aislados. En cambio, los agujeros negros deben estar rodeados de plasma cargado eléctricamente. Este plasma girará alrededor del agujero negro formando un disco de acreción. Increíblemente fuertes campos magnéticos y eléctricos en el disco adicional puede pasar por alto el agujero negro y enviar material que fluye en forma de chorro.

Cuando dos agujeros negros se fusionan, cambia la dirección del chorro y, ocasionalmente, los chorros pueden recibir un impulso de la energía gravitacional liberada por la fusión.

Los autores del nuevo estudio sugieren que, si las condiciones son las adecuadas, la mejora del jet durante una fusión puede alimentar neutrinos de energía increíblemente alta.

Para igualar el número observado de neutrinos de alta energía que detectó IceCube, los autores sugieren que estos agujeros negros no necesitan fusionarse con tanta frecuencia. Si los neutrinos son alimentados por fusiones de agujeros negros supermasivos, por lo que solo necesitan colisionar entre cada 100.000 y 10 millones de años en cada gigaparsec cúbico de volumen. Si en cambio el neutrinos están alimentados por fusiones de agujeros negros de masa estelar, por lo que solo necesitan ocurrir de 10 a 100 veces al año en cada gigaparsec cúbico de volumen.

Estos son números prometedores porque los resultados están dentro del rango esperado de tasas de fusión de agujeros negros supermasivos y de masa estelar. agujeros negros. Entonces, cómo funcionan los mecanismos es plausible. Solo más observaciones podrán decirlo, y esperamos que los astrónomos puedan identificar una fuente de estas partículas exóticas extremadamente energéticas.