Las nuevas formas de mirar al Universo

Esta semana se han anunciado dos resultados de gran importancia. El primero es la detección de una señal de neutrinos procedentes de nuestra galaxia, la Vía Láctea. El segundo es la primera evidencia sólida de la existencia de un fondo de ondas gravitatorias a través de la observación de señales de púlsares. Estos resultados tienen historias curiosamente paralelas. Tanto la detección de neutrinos cósmicos como la del fondo de ondas gravitatorias surgieron de ideas revolucionarias concebidas en la segunda mitad del siglo pasado. A principios de los años 60, se propuso por primera vez utilizar grandes volúmenes de materia transparente, como el agua del mar o el hielo del Polo Sur, para observar los escurridizos neutrinos. A finales de los 70, surgió la idea de detectar el paso de ondas gravitatorias mediante la medición precisa de desfases en los pulsos de radio emitidos por los púlsares, estrellas de neutrones formadas tras la explosión de supernovas.

Ambos tipos de detección han sido posibles gracias al avance de una gran variedad de nuevas tecnologías y tras décadas de investigación y desarrollo. Y, aun así, en ambos casos ha sido necesaria la paciente acumulación de datos durante más de una década para que estos instrumentos pudieran encontrar la proverbial aguja en sus respectivos pajares.

La detección de neutrinos galácticos, gracias a las observaciones del telescopio IceCube, constituye la primera evidencia de que en nuestra galaxia se aceleran rayos cósmicos de muy alta energía. Esta detección se suma a los primeros indicios en la misma dirección anunciados el mes pasado por el telescopio de neutrinos ANTARES, un detector submarino que estuvo instalado en el Mar Mediterráneo hasta el año pasado.

La señal detectada por IceCube es difusa, es decir, se trata de un superávit global de neutrinos sobre el molesto fondo de neutrinos que nuestra propia atmósfera está creando continuamente. Sabemos que esta señal procede del disco de nuestra galaxia, pero las fuentes que lo producen son actualmente imposibles de dilucidar.

La respuesta nos la podrá dar el telescopio de neutrinos KM3NeT, actualmente en construcción y en el que hay una importante participación española. KM3NeT, una parte del cual está ya tomando datos, estará completamente operativo en su configuración final antes de acabar la década. Ha sido diseñado para ser especialmente sensible a la emisión de neutrinos en nuestra galaxia. El anuncio de IceCube es, por tanto, muy positivo para KM3NeT, porque este telescopio será el de mejor resolución angular y, por tanto, el de mayor potencial para identificar las fuentes emisoras. Esto permitirá estudiar con detalle los mecanismos de aceleración de partículas en dichas fuentes.

Estos resultados confirman el creciente protagonismo de la astronomía de ondas gravitatorias y de neutrinos, que se espera que nos brinden descubrimientos relevantes en los próximos años. Ambas técnicas de detección comparten también otra característica: la posibilidad de que puedan ayudarnos a descubrir «nueva física», dilucidar la naturaleza de la materia oscura, los fenómenos de gravedad cuántica u objetos exóticos como las cuerdas cósmicas, o incluso, observar fenómenos no predichos por el Modelo Estándar de la física de partículas.